15.3 电热器 电流的热效应 教学设计

三、电热器 电流的热效应 教学设计
教材分析：
《电热器?电流的热效应》选自义务教育课程标准实验教科书《物理》（苏科版）九年级下册，是初中物理电学部分的重要内容。
电流的热效应是一种极为普遍的电学现象，在我们的生活和生产中的应用十分广泛。因此，让学生了解电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，有着广泛的现实意义。教材是在学生学习了电功、电功率的基础上，于十五章第三节编排了本节内容。这样的编排，既给学生提供了必要的知识准备和方法基础，又有利于启发学生从实验和理论两方面探究事物规律的思想。教材的特点：一是综合性强，本节的学习要运用前面的欧姆定律、电功及电功率的知识；二是实用性强，本节内容与生活联系紧密。
设计理念：
教学的真正目的是让学生通过知识的探索去获得研究、思维的方法，然后通过方法的获得以及运用方法探索、创造的过程，使学生形成对大自然有亲近热爱、和谐相处的情感，具有乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理的科学精神。因此，本节课将知识作为次要内容，而将本节课体现的思维程序作为贯穿整个教学过程的主线。教给学生一种研究问题的思维方法，从而培养学生的多种能力，尤其是创造能力，达到教学的真正目的。
教学目标：
知识与技能
1．知道电流的热效应
2．知道焦耳定律的表述、公式，会进行简单计算。
3．知道生活生产中电流热效应的应用实例和危害。
过程与方法
1．通过实验探究电流的热效应与电阻、电流、时间的关系。
2．会用焦耳定律解决问题。
情感态度与价值观
1．了解焦耳的事迹，培养不懈追求的科研创新精神，激发热爱科学的情感。
2．通过电热的利用和防止知识的学习，认识科学是有用的。
教学重点、难点：
重点：探究电热的影响因素
难点：利用焦耳定律进行简单的计算
教学流程：
一．创设情景，导入新课
如果留心观察，会发现生活中有很多问题值得思考，如：电热毯、电暖气通电后会发热，电视机的外壳上有很多孔，电暖器通电后热得发红，而与其相连的导线却几乎不热，我国市电电压为220V，但在输电中却要把电压升高到几十千伏甚至几百千伏， 在使用中又要将“高压”一级一级地降到220V，这是不是多此一举呢？上面所列举的这些现象都和电热有关，这节课我们就学习十五章第三节《电热器???电流的热效应》。
二．合作交流、解读探究
1．电流热效应
定义：电流通过导体时，导体发热的现象称为电流的热效应。
（教师提出问题，学生思考回答）电流通过灯泡，灯泡会发热，通过电热毯，电热毯会发热，通过电视机，电视外壳会发热，电流流过电风扇，电风扇也会发热，只要有电阻存在，电流通过导体就会发热。电流热效应的实质是能量的转化，能量是如何转化的呢？
实质：把电能转化为内能。
2．电热器
有些用电器在工作时将电能几乎全部转化为内能，如电热毯、电暖器，而有些用电器，则把电能的一部分转化为内能，如电动机把电能主要转化为机械能，只有一部分转化为内能，电视机把电能也只有一部分转化为内能，像电热毯、电暖器，使用时把电能几乎全部转化为内能，这类电器叫电热器。
定义：利用电流做功将电能转化为内能的装置。
原理：电流的热效应
大家还知道哪些电热器呢？学生举例，例子较多，可按用途简单分类。例烧水做饭类（电热壶、热得快、电炉子、电饭锅、微波炉）；照明取暖类（电热毯、电暖气、白炽灯）；专业用途类（电烙铁、电熨斗、电孵化器）
电热器的主要部件是发热体，制作发热体的材料应有怎样的特点呢？
学生思考回答：选择熔点高的，例电暖气通电后温度很高，如果发热体熔点低，就有可能被熔化。教师补充：还应选择电阻率大的，为什么呢？学完本节课你将知道。
前面提到，电暖器通电后产生很多热量，热得发红，而与其连接的导线却几乎不热，说明电流通过导体时产生的热量是不同的，电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢？
3．探究：电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？
猜想：学生小组交流，要说出猜想的依据。
学生可能想到I，猜想依据：用导线将电池瞬间短路，导线会发烫；U，同一白炽灯泡，电压越高，灯泡越亮；R，猜想依据：电热器工作时热的发红，而与其连接的导线去不怎么热；t，猜想依据：电视开的时间越长，外壳越烫。引导分析选定I、R、t。
设计实验：
引导学生分析：①猜想影响的因素有3个，因此，应当选用什么法研究？（控制变量法）
（学生讨论，教师点拨）②实验中能直接测出产生的热量吗？如何比较产生热量的多少？（学生可能会想到用手摸通电电阻，将火柴放在电阻上火柴自燃；用蜡将火柴沾在电阻圈上让蜡熔火柴落下等方法，部分实验图如下）肯定学生的思路，指出其设计中的闪光点，提出替代法的研究方法。
在此出示焦耳定律演示器，讲解原理。
密闭贮气盒，当电阻通电后产生热量，贮气盒内温度升高，气压增大，U型管液面上升，液面升高越多，说明电阻通电后产生热量越多）
③怎样研究电阻对产生热量多少的影响（学生思考回答）
研究电阻对产生热量的影响，要控制电流和通电时间相等，贮气盒内电阻应不相等，两盒内电阻应串联。
④怎样研究电流对产生热量的影响（学生小组讨论、交流，教师点拨）
在此学生可能想到多种方法，如将滑动变阻器与一只电阻串联后再与另一同阻值电阻并联，可分别用滑动变阻器控制电流的大小相等
教师介绍此实验的另一做法，学生思考是否可行，给贮气盒内一电阻外接分流电阻。
出示实验电路图。
进行实验：
1）．研究电阻大小与产生热量关系，闭合开关后观察。
在时间、电流_____情况下，电阻______（大或小）的那个电阻产生的热量多。
2.)研究电流大小对产生热量多少的影响。
在时间、电阻______情况下，电流____（大或小）的那个电阻产生的热量多。
实验表明，在电阻和电流的大小不变时，通电时间越长，产生热量越多。
实验结论：
电流通过电阻丝时产生的热量与导体本身的_________、通过导体的_________以及通电时间有关。
具体有怎样的关系，介绍焦耳定律的发现。
4．焦耳定律：
○ 1内容：电流通过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
○ 2公式：Q=I2 Rt?
A?直流电源
A? 研究Q与I的关系
研究Q与R的关系
○ 3应用焦耳定律计算电热时应注意
a．Q=I2Rt,是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，都可以用它来计算产生的热量，无论电流通过导体时除了发热是否还有其它形式的能量产生，发热这一部分产生的能量都是用这一公式计算。
b.公式中各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的，也是对应于同一状态的，即通过R1的电流，计算的就是R1的焦耳热；通过的电流变了，焦耳热也就变了。
c.公式中各物理量要统一，Q（焦），I（安），R（欧），t（秒）。
学了焦耳定律，还可想到，对应电热器发热体而言，不但要选择熔点高的导体，而且此导体的电阻率还应大。
5．电功与电热
对于电热器而言，电能全部转化为内能，电流通过导体时所产生的热量就等于电功。Q=W=UIt，根据欧姆定律I=U/R可得Q=U2/Rt，在计算电热器（纯电阻电路）产生热量时可用公式Q=I2Rt=U2/Rt=UIt=Pt，而对于非纯电阻性电路（电动机）W>Q，计算电热时只能用Q=I2Rt。
6．电热的利用和防止（危害）
利用电流的热效应可制成电热器，为人类服务，电热对我们就是有百利而无一害了，是吗？你知道哪些情况下还利用到了电热，哪些情况下要防止电热所带来的危害呢？（学生交流）
再学生举例的基础上加以总结
利用：○1制造电热器○2各类电器长时间不用时，通电驱潮。○3电流过大时熔丝熔断，保护电路。
防止（危害）
○ 1各类电器上的散热孔
播放视频：电器的散热处理、电脑的散热装置。
三．知识迁移，练习巩固
1．下列家用电器中不属于电热器的是（???）
A电烙铁??????B电熨斗????C电剃刀?????D电饭煲
2．下列情况中属于防止电热危害的是（???）
A电视机背后有散热窗
B家用电器长时间停用，隔断时间应通电一次
C家庭电路一般安装自动保护装置，当电流过大时，自动切断电路。
D大型爆破工作，用电热引爆炸药。
3．某导体的电阻是2Ω，当通过的电流为2A时，1min产生的热量是多少焦？
四．知识小结，拓展升华
通过本节学习，你学到了哪些知识/？掌握了哪些物理方法？有什么收获？
拓展：幻灯片展示○1电能的输送
○ 2电脑中的新型“水冷散热”
五．作业（略）
课后反思：
采用“探究式”教学后，通过给学生创设产生电热不同的问题情景，激发了学生学习的兴趣，从猜想、设计实验、进行实验、分析实验数据到得出结论都由学生完成（教师只是适时点拨、指导），学生学习积极性特别高涨，并且通过对影响电热因素的探究，使学生学会了一种研究问题的思维程序，以后遇到问题学生就知道该怎样去研究了。
新课程强调的教学是教与学的互动，师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充。在这个过程中教师与学生分享彼此的思考、经验和知识，交流彼此的情感、体验与观念，丰富教学内容，求得新的发现，从而达到共识、共享、共进，实现教学相长和共同发展。设计实验方案时，学生迸出的思想火花，想到的多种测量方法，让教师也大开眼界，真是后生可畏！另外，作为教师，不断学习，更新知识，实在是十分必要的。