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15.4探究焦耳定律
教学目标
【知识与能力】
1.通过实验探究,知道在电流一定时,导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。
2.知道什么是电流的热效应及其电热现象的实质。
3.了解焦耳定律,知道电热现象的应用和控制。
【过程与方法】
1.通过分析论证电热现象跟电阻之间关系的过程,体验科学思维方法,包括数学分析方法的
意义。
2.通过电热现象跟电阻之间关系的验证实验设计过程,领悟实验原理、控制变量方法、实验
器材的选择、实验证据的收集、步骤的安排等因素在实验设计中的作用。
【情感态度价值观】
1.继续培养学生分析论证和实验验证的兴趣。
2.能从利弊两个方面认识电热现象,体验用辩证的思想观点分析问题。
教学重难点
【教学重点】
焦耳定律。
【教学难点】
电功率的概念,用电功率的公式进行计算。
课前准备
多媒体课件等。
教学过程
一、新课导入
1.演示实验:灯泡接入电路中,闭合开关,灯泡发光,提出问题:
〔1〕灯泡在工作过程中,把什么能转化为什么能?学生答复:灯泡在工作过程中,把电能
能转化为内能和光能。
〔2〕在灯泡工作过程中,电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流是否相同?学生答复:
相同。
〔3〕电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流既然相同,那为什么灯泡灯丝热得发热发
光,而导线几乎不发热呢?
2.多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾的图片。指明:11月9日是我国“消
防日〞,据有关资料说明,城市火灾中的大局部火灾是因为使用大功率用电器,使电线发热
而引起的。家庭电路中使用大功率用电器为什么会引起火灾?
3.进一步分析
〔1〕电灯在工作时把电能转化为内能和光能,人们利用电灯来照明。电炉子在工作时把电
能转化为内能,人们利用电炉子来烧水等。
〔2〕电风扇使用一段时间后,用手触摸电动机局部有什么感觉?人们利用的是电风扇的什
么能量?
〔3〕提出问题:电流通过导体都要产生热量,有些设备是利用了电流通过导体产生热量,
有些设备在工作时电流通过导体产生热量是有害的,为了更好的让电热为人类效劳,又要减
少电热对人类造成的危害,就要研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,它们之间存
在着什么样的规律。今天我们就学习:焦耳定律。
二、进行新课
1.电流产生的热量跟哪些因素有关〔学生讨论〕
〔1〕引导学生根据日常生活中的现象进行分析:
IQRt
电流,电热,电阻,通电时间
IRt
〔先引导学生分析电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关,使学生获得感性认
识,为下面的实验打下根底。〕
〔2〕用实验进行研究。学生讨论研究方法:控制变量法。
①当电流I、时间t相同时,研究电热Q与电阻R的关系。
②当电阻R、时间t相同时,研究电热Q与电流I的关系。
③当电流I、电阻R相同时,研究电热Q与通电时间t的关系。
〔引导学生分析研究多变量问题的方法——控制变量法,并在实验过程中具体使用,对学生
进行研究方法的教育。〕
〔3〕介绍实验器材:学生电源一个,开关一个,导线假设干,滑动变阻器一个,量热器两
个〔4欧一个,16欧一个〕温度计两只,打孔的橡胶塞两个,钟表一个。
〔4〕实验原理:给量热器内的电阻丝通电,电阻丝通电后放出的热量被量热器内的空气吸
收,量热器内的空气吸收热量后温度升高,电流通过电阻丝做功放出的热量越多,量热器内
空气的温度升高得越高。用温度计测量量热器内空气温度上升的多少,就可以比较电流通过
电阻丝做功放出的热量的多少。
〔5〕实验设计:
①电路图:通过学生讨论研究设计出实验电路如图:让一个学生
把本组设计的电路图画在黑板上,并进一步说明如何进行实验。
②实验记录:由小组共同设计实验记录表格。
③实验探究:四位同学分工合作进行实验探究,并记录实验数据。
④归纳实验结论:四位同学共同探讨,归纳实验结论,电流通过导体产生的热量跟那些因素
有关。
〔6〕交流探究结果:请一位同学将本组的实验数据写在黑板上,并阐述本组得到的结论。
电流时间tR=16欧R=4欧
大小
电流
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