18.4 焦耳定律（教学设计）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（人教版）

18.4 焦耳定律（教学设计） 年级 九年级 授课时间 课题 18.4 焦耳定律 教学 目标 1. 能通过生活实例，认识电流的热效应。 2. 能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。 3. 通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。 教材 分析 焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现，教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，符合学生的认知规律。本节由“电流的热效应”“焦耳定律”和“电热的利用与防止”三部分组成，研究电热与电阻、电流、通电时间的定性关系，焦耳定律的理解及应用既是教学重点又是教学难点。教学中，做好实验及分析实验现象是关键。 教学 器材 学生电源、焦耳定律演示器一套（含有2个密闭容器、2个内装等量液体的 U形管、电阻丝）、导线、开关、滑动变阻器等。 多媒体ppt，含视频：《电流通过导体产生的热量跟电阻的关系》、《电流通过导体产生的热量跟电流的关系》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提问】①导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？ ②小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴，可是用手一摸电视机的后盖就知道，小明刚看过电视。 你知道他爸爸是根据什么判断的吗？电熨斗发的“热”与电视机发的“热”都是有用的吗？ 通过这节课的学习，你就明白了。—《18.4焦耳定律》。 思考问题，激发兴趣，进入情景。 学习新课 一、电流的热效应 1. 电流的热效应 【提问】（1）寻找以下用电器的共同特点 电热毯、电水壶、电饭煲、烤箱等。 分析：这些用电器工作时都要消耗电能，都会发热，在工作过程中，电能转化为内能。 （2）电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 2. 探究影响电流热效应的因素 【提出问题】电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 【猜想及其依据】 （1）可能与通过导体的电流有关。因为导体在通入电流时才会发热，所以电流通过导体时产生热的多少跟电流有关； （2）可能与导体的电阻有关。导线和电熨斗串联接入电路，电流是相同的，电熨斗热的温度高，而导线几乎不热，电流产生的热可能与电阻有关。 （3）可能与通电时间有关。由生活经验可知，通电时间越长，电流产生的热量也会越多。 【设计实验】 （1）实验装置介绍（焦耳定律演示器） 两个透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。两个容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。 （2）实验原理 如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。图中，因为Δh右＞Δh左，所以电流通过右侧的电阻丝产生的热量多。 （3）研究方法 ①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。 ②转换法：实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。 （4）实验器材 学生电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器等。 为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。 （5）实验记录表 实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间 关系 U形管液面 高度差⊿h 左 右 左 右 左 右 左 右 1 相等 5 10 相等 2 大 小 相等 相等 【进行实验】 （1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系 如图所示，将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。 （2）探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系 在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同：I1=2I2。从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。 闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。 （3）探究电流通过导体产生的热量跟时间的关系 闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒内U形管液面高度差的变化大小。 【收集证据】 甲 乙 【分析论证】 （1）分析实验步骤（1）可发现：在电流和通电时间相等的情况下，电阻越大，电流产生的热量越多。 （2）分析步骤（2）可发现：在电阻和通电时间相等的情况下，电流越大，电流产生的热量越多。 （3）分析步骤（3）可知，在电流和电阻相等的情况下，通电时间越 长，电流产生的热量越多。 归纳实验