高中物理人教版选修1-1 1.6 电流的热效应教案
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修1-1 1.6 电流的热效应教案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 10.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-22 17:02:45 | ||
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文档简介
电流的热效应
教材分析：本章是物理学与社会科学和人文科学融合选修系列教材的开篇，学生在学习物理知识的基础上，应该思考物理学乃至科学对人类文明的影响。《电流的热效应》是本章的最后一节，是最为典型的：通过探究实验引出焦耳定律，利用焦耳定律分析解决生活中的问题。既培养的学生的物理科学素养，又体现了物理学与社会科学和人文科学融合的特色。
学情分析：学生在初中时候学过焦耳定律，所以对本节课也比较熟悉。但是本节课涉及到实验设计、实物电路图的连接，学生高中阶段首次接触连接实物电路图，难免有些陌生。本节课主要通过探究实验培养学生良好的科学探究能力，同时还将所学的内容应用到生活中去，真正实现物理问题生活化，生活问题物理化，达到了物理学与社会科学和人文科学有机融合在一起的目的。
教学目标：
1. 知识与技能：
知道电流热效应跟那些因素有关，知道焦耳定律的表达式，并能够用焦耳定律解决一些实际问题。
2. 过程与方法：
通过探究实验研究通电导体发热规律，引到学生提出猜想、小组合作探究设计实验、验证猜想、得出结论，培养学生良好的科学探究能力，提升学生的物理科学素养。
3. 情感态度与价值观：
通过了解白炽灯原理以及白炽灯的发明给人类生活带来的变化，加强学生对科学原理转化为技术并影响社会生活的认识；了解节约电能的一些方法，培养学生节约用电意识。
教学重点：通过实验探究电流热效应跟电流和电阻大小的关系
教学难点：组织指导学生在探究过程中自主设计实验，认真观察、分析，并得出正确结论
教学过程：
引入新课
用一个有趣的动画视频（学生在家中偷偷看电视，由于电视机发热被家长发现）引起学生共鸣，激发学生学习兴趣，进而引出本节课。学生看过视频后追问：举出生活中有常见的用电器通电之后发热的例子，引出电流的热效应的定义。
新课教学
一、电阻和电流的热效应
演示实验（由于该实验需要较暗的环境观察效果才明显，而且实验现象短暂比较难以捕捉，所以采用微课的形式，事先录好，再让学生观察）：将锡箔纸剪成中间细，两边宽的形状，用其将电池的两极相连，锡箔纸瞬间燃烧。带领学生分析原因。
师：导体通电时发热的多少与哪些因素有关？请结合你生活中的常识并加以说明。
（学生最容易想到的是发热多少与通电时间有关通电时间越长，发热越多；还很容易想到与电流的关系，电流越大，发热越多；比较难猜想的是发热的多少与电阻的关系，所以用演示实验可以顺利的引导学生思考电阻的因素）
猜想：导体通电时发热的多少与通电电流的大小，通电时间长短和电阻大小有关。
师：可能与三个因素有关，用什么方法研究呢？
生：控制变量法
探究实验：研究导体通电时发热的规律
本课中实验器材与教材有所不同，教材是通过电阻丝加热煤油，观察记录温度计的变化。作为演示实验，学生不易看到温度计的示数，而且实验中要等待通电一段时间才能看到效果。三组对比实验要求控制变量，等煤油恢复同样温度了之后才能做下一组，比较耗时。而本节的实验是利用通电电阻加热密闭容器的空气，空气受热膨胀，容器另一端连一个装有红色液体的U型管，U型管的液柱就会上升，通过上升的高度可以判断产生的热量多少。此外封闭容器有一个气门螺帽，在做下一组实验前需要使液柱恢复原位，可通过放松气门螺帽完成，稍等片刻容器内的温度就会平衡，再旋紧气门螺帽，便可做下一组实验，方便、快捷。
在实验前要将仪器的使用方法教给学生，再进行实验探究。
合作探究
实验仪器：焦耳定律演示器一个、定值电阻（5Ω）一个，学生电源一个、导线若干。
焦耳定律演示器上一个密闭容器里有一个5Ω电阻，另一个密闭容器里有2个5Ω电阻，可以串联可以并联，小组合作探究设计实验电路图验证猜想。每一个猜想派某一组的2名同学，一个讲解实验设计思路，另一个连接电路图，做演示实验。
实验1：保持电流和通电时间不变，探究电阻和发热量的关系。设计电路图，连接电路图并演示，观察实验现象，得出实验结论：在电流相等、通电时间相等的条件下，电阻越大，发热量越多。
实验2：保持电阻和通电时间不变，探究电流和发热量的关系。设计电路图，连接电路图并演示，观测实验现象，得出实验结论：在电阻相等、通电时间相等的条件下，电流越大，发热量越多。
实验3：保持电流和电阻不变，探究通电时间和发热量的关系。设计实验，观察实验现象，得出实验结论：在电阻相等、电流相等的条件下，通电时间越长，发热量越多。
引导学生归纳实验结论：电流越大、电阻越大、通电时间越长，导体产生的热量就越大。进而引出焦耳定律。
1. 焦耳定律概念
（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。
（2）表达式：Q＝I2Rt。
（3） 单位：I—安，R—欧，t—秒，Q—焦
（4） 使用电炉时，发现电炉丝热得发红，但跟电炉丝连接的铜导线并不怎么热，为什么？
(5)安装在电路中的保险丝是根据什么原理设计的，它的作用是什么？
2. 热功率
（1）定义：把电热器在单位时间消耗的电能叫做热功率。
（2）用P表示热功率，则表达式：P=Q/t=I2R。
思考：
①电流通过热水壶时能量转化情况如何？电功率和热功率是什么关系？
②电动机工作时的能量转化情况又如何？电功率和热功率是什么关系？
设置①、②问题目的是加深对电功率和热功率的理解，加深能量转化的运用。
2、 白炽灯
阅读教材21页白炽灯，小组讨论后抢答下列问题：
（1）白炽灯是谁发明的？（2）它的发光原理是什么？（3）白炽灯工作时能量是如何转化的？（4）它的发光效率高吗？（5）你家中或者学校中有哪些浪费电的现象？你有哪些可行的节约用电的途径？设置这些问题目的让学生了解白炽灯原理的基础上了解白炽灯的发明给人类生活带来的变化，进一步了解人造光源的发展情况，加强学生对科学原理转化为技术并影响社会生活的认识。
1. 原理：利用电流的热效应，使通电的灯丝温度升高，达到白热状态，从而发光，这就是白炽灯的发光原理。
2.能量转化：白炽灯工作时，电能先转化为内能，一部分内能再转化为光能。
3.节约用电的途径
观看《是真的吗》节目中调查小家电“偷电”现象的视频，提醒学生小家电“偷电”是不容忽视的问题，加强节约用电的意识，了解节约用电的一些方法。
（既让学生了解小家电待机“偷电”的事实，又加强了学生节约用电的意识，学会了节约用电的一些方法，同时还与教材的课后题第3题相呼应）
课堂小结：由学生总结
布置作业：（课后题3）调查你家中有哪些家用电器经常处于待机状态？估算家中用电器如果不再处于待机状态，你家每年大约可以节约多少电？少花多少电费？
教学反思：本节课课堂顺利完成了教学任务，课堂反映良好。本节课最大的亮点是在探究实验环节，学生积极主动参与设计实验，完成探究。第一个演示小组通过自己设计的一个实验电路图完成了两个探究实验：1.尤其展示设计思路环节，在电流相等、通电时间相等的条件下，电阻越大，发热量越多；2. 在电阻相等、电流相等的条件下，通电时间越长，发热量越多，可谓一箭双雕！不过也有遗憾，如果条件允许，最好能每个小组有一个仪器，这样每个人都能动手实验完成探究。此外在实验时出现了小意外，课前为了让密闭容器温度与室温相同，就将气门螺帽拧开，但是实验时忘记拧紧，所以最初实验现象不明显，不过拧紧后实验效果还是比较明显的。
教材分析：本章是物理学与社会科学和人文科学融合选修系列教材的开篇，学生在学习物理知识的基础上，应该思考物理学乃至科学对人类文明的影响。《电流的热效应》是本章的最后一节，是最为典型的：通过探究实验引出焦耳定律，利用焦耳定律分析解决生活中的问题。既培养的学生的物理科学素养，又体现了物理学与社会科学和人文科学融合的特色。
学情分析：学生在初中时候学过焦耳定律，所以对本节课也比较熟悉。但是本节课涉及到实验设计、实物电路图的连接，学生高中阶段首次接触连接实物电路图，难免有些陌生。本节课主要通过探究实验培养学生良好的科学探究能力，同时还将所学的内容应用到生活中去，真正实现物理问题生活化，生活问题物理化，达到了物理学与社会科学和人文科学有机融合在一起的目的。
教学目标：
1. 知识与技能：
知道电流热效应跟那些因素有关，知道焦耳定律的表达式，并能够用焦耳定律解决一些实际问题。
2. 过程与方法：
通过探究实验研究通电导体发热规律，引到学生提出猜想、小组合作探究设计实验、验证猜想、得出结论，培养学生良好的科学探究能力，提升学生的物理科学素养。
3. 情感态度与价值观：
通过了解白炽灯原理以及白炽灯的发明给人类生活带来的变化，加强学生对科学原理转化为技术并影响社会生活的认识；了解节约电能的一些方法，培养学生节约用电意识。
教学重点：通过实验探究电流热效应跟电流和电阻大小的关系
教学难点：组织指导学生在探究过程中自主设计实验，认真观察、分析，并得出正确结论
教学过程：
引入新课
用一个有趣的动画视频（学生在家中偷偷看电视，由于电视机发热被家长发现）引起学生共鸣，激发学生学习兴趣，进而引出本节课。学生看过视频后追问：举出生活中有常见的用电器通电之后发热的例子，引出电流的热效应的定义。
新课教学
一、电阻和电流的热效应
演示实验（由于该实验需要较暗的环境观察效果才明显，而且实验现象短暂比较难以捕捉，所以采用微课的形式，事先录好，再让学生观察）：将锡箔纸剪成中间细，两边宽的形状，用其将电池的两极相连，锡箔纸瞬间燃烧。带领学生分析原因。
师：导体通电时发热的多少与哪些因素有关？请结合你生活中的常识并加以说明。
（学生最容易想到的是发热多少与通电时间有关通电时间越长，发热越多；还很容易想到与电流的关系，电流越大，发热越多；比较难猜想的是发热的多少与电阻的关系，所以用演示实验可以顺利的引导学生思考电阻的因素）
猜想：导体通电时发热的多少与通电电流的大小，通电时间长短和电阻大小有关。
师：可能与三个因素有关，用什么方法研究呢？
生：控制变量法
探究实验：研究导体通电时发热的规律
本课中实验器材与教材有所不同，教材是通过电阻丝加热煤油，观察记录温度计的变化。作为演示实验，学生不易看到温度计的示数，而且实验中要等待通电一段时间才能看到效果。三组对比实验要求控制变量，等煤油恢复同样温度了之后才能做下一组，比较耗时。而本节的实验是利用通电电阻加热密闭容器的空气，空气受热膨胀，容器另一端连一个装有红色液体的U型管，U型管的液柱就会上升，通过上升的高度可以判断产生的热量多少。此外封闭容器有一个气门螺帽，在做下一组实验前需要使液柱恢复原位，可通过放松气门螺帽完成，稍等片刻容器内的温度就会平衡，再旋紧气门螺帽，便可做下一组实验，方便、快捷。
在实验前要将仪器的使用方法教给学生，再进行实验探究。
合作探究
实验仪器：焦耳定律演示器一个、定值电阻（5Ω）一个，学生电源一个、导线若干。
焦耳定律演示器上一个密闭容器里有一个5Ω电阻，另一个密闭容器里有2个5Ω电阻，可以串联可以并联，小组合作探究设计实验电路图验证猜想。每一个猜想派某一组的2名同学，一个讲解实验设计思路，另一个连接电路图，做演示实验。
实验1：保持电流和通电时间不变，探究电阻和发热量的关系。设计电路图，连接电路图并演示，观察实验现象，得出实验结论：在电流相等、通电时间相等的条件下，电阻越大，发热量越多。
实验2：保持电阻和通电时间不变，探究电流和发热量的关系。设计电路图，连接电路图并演示，观测实验现象，得出实验结论：在电阻相等、通电时间相等的条件下，电流越大，发热量越多。
实验3：保持电流和电阻不变，探究通电时间和发热量的关系。设计实验，观察实验现象，得出实验结论：在电阻相等、电流相等的条件下，通电时间越长，发热量越多。
引导学生归纳实验结论：电流越大、电阻越大、通电时间越长，导体产生的热量就越大。进而引出焦耳定律。
1. 焦耳定律概念
（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。
（2）表达式：Q＝I2Rt。
（3） 单位：I—安，R—欧，t—秒，Q—焦
（4） 使用电炉时，发现电炉丝热得发红，但跟电炉丝连接的铜导线并不怎么热，为什么？
(5)安装在电路中的保险丝是根据什么原理设计的，它的作用是什么？
2. 热功率
（1）定义：把电热器在单位时间消耗的电能叫做热功率。
（2）用P表示热功率，则表达式：P=Q/t=I2R。
思考：
①电流通过热水壶时能量转化情况如何？电功率和热功率是什么关系？
②电动机工作时的能量转化情况又如何？电功率和热功率是什么关系？
设置①、②问题目的是加深对电功率和热功率的理解，加深能量转化的运用。
2、 白炽灯
阅读教材21页白炽灯，小组讨论后抢答下列问题：
（1）白炽灯是谁发明的？（2）它的发光原理是什么？（3）白炽灯工作时能量是如何转化的？（4）它的发光效率高吗？（5）你家中或者学校中有哪些浪费电的现象？你有哪些可行的节约用电的途径？设置这些问题目的让学生了解白炽灯原理的基础上了解白炽灯的发明给人类生活带来的变化，进一步了解人造光源的发展情况，加强学生对科学原理转化为技术并影响社会生活的认识。
1. 原理：利用电流的热效应，使通电的灯丝温度升高，达到白热状态，从而发光，这就是白炽灯的发光原理。
2.能量转化：白炽灯工作时，电能先转化为内能，一部分内能再转化为光能。
3.节约用电的途径
观看《是真的吗》节目中调查小家电“偷电”现象的视频，提醒学生小家电“偷电”是不容忽视的问题，加强节约用电的意识，了解节约用电的一些方法。
（既让学生了解小家电待机“偷电”的事实，又加强了学生节约用电的意识，学会了节约用电的一些方法，同时还与教材的课后题第3题相呼应）
课堂小结：由学生总结
布置作业：（课后题3）调查你家中有哪些家用电器经常处于待机状态？估算家中用电器如果不再处于待机状态，你家每年大约可以节约多少电？少花多少电费？
教学反思：本节课课堂顺利完成了教学任务，课堂反映良好。本节课最大的亮点是在探究实验环节，学生积极主动参与设计实验，完成探究。第一个演示小组通过自己设计的一个实验电路图完成了两个探究实验：1.尤其展示设计思路环节，在电流相等、通电时间相等的条件下，电阻越大，发热量越多；2. 在电阻相等、电流相等的条件下，通电时间越长，发热量越多，可谓一箭双雕！不过也有遗憾，如果条件允许，最好能每个小组有一个仪器，这样每个人都能动手实验完成探究。此外在实验时出现了小意外，课前为了让密闭容器温度与室温相同，就将气门螺帽拧开，但是实验时忘记拧紧，所以最初实验现象不明显，不过拧紧后实验效果还是比较明显的。