18.4 焦耳定律 教案 -2022-2023学年人教版物理九年级

18.4 焦耳定律教案 一、教学目标 1.物理观念 （1）知道电流热效应的现象及能量的转化。 （2）理解焦耳定律的内容，能够利用焦耳定律公式进行简单的计算。 （3）了解生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防治方法。 2.科学思维 归纳影响电流通过导体时产生热量的多少的因素。 3.科学探究 （1）通过实验探究，体会运用控制变量法和转换法进行实验。 （2）通过观察实验现象,激发学生思考。 4.科学态度与责任 通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。 二、教学重难点 1.重点：探究电热跟电阻、电流、通电时间的关系，焦耳定律的理解及应用。 2.难点：焦耳定律的计算。 三、教学过程 （一）导入 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发现，小明刚看过电视。你知道他爸爸是根据什么判断的吗？从学生的讨论中引入新课。 （二）新课教学 1.电流的热效应 教学情境：课件展示，让学生分析这些用电器在工作过程中的共同特点是什么？小组之间交流、讨论这些用电器工作时能量的转化情况。 归纳总结： （1）电流通过这些用电器后，都伴有热现象产生。 （2）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。〖HJ2.8mm〗 2.实验探究影响电流产生热量的因素 教学情境：提出问题：请同学们猜想一下，电流通过不同的导体时产生的热量可能与哪些因素有关？小组之间交流、讨论，阐明自己的观点。 猜想：电流产生的热量可能与电流、电阻和通电时间有关 设计实验：根据猜想，小组之间设计实验，交流讨论出探究的方法，实验中电流产生的热量如何表现出来？探究分为几步完成？ 归纳总结：比较产生热量的多少的方法：转换法。即实验中通过U形管两边的液面高度的变化转换为产生热量的多少。探究方法：控制变量法。 电路图： 探究步骤： （1）取两个阻值不同的电阻串联起来，通电相同的时间，观察两个U形管中液面高度的变化。 （2）取两个阻值相同的电阻分别接在并联电路的干路和支路上，让其通过的电流不同，通电相同的时间，观察两个U形管中液面高度的变化。 实验结束后，学生上讲台，将实验报告投影出来，并重点就结论、电路图、实验步骤、实验设计思想进行交流与讨论。 结论： （1）在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 （2）在通电时间和电阻相同的情况下，通过的电流越大，导体产生的热量越多。 （3）在电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，导体产生的热量越多。 交流与评估： （1）焦耳定律实验中,空气可以用煤油、水和沙子这些材料代替吗? 如果用煤油、水或沙子代替空气,那么实验现象不明显,效果不太好。 （2）本实验中,U形玻璃管可以用温度计代替吗? ①空气是装在密闭的容器中,当插入温度计以后,温度计的玻璃泡也需要密封在容器中。电阻在加热的过程中,容器内的空气受热膨胀,热空气会涨破密闭的容器,导致实验失败。 ②如果插入温度计,不密封温度计的玻璃泡,那么空气受热膨胀就会跑到容器的外面,并且带走了热量,不便于比较电阻丝产生热量的多少。 ③电阻丝加热容器内空气的过程中,空气温度的变化,不足以使温度计的示数较快地上升,观察效果不明显。 （3）本实验中,并联一个5Ω电阻的作用：改变通过电阻的电流大小。 3.焦耳定律 教学情境：从刚才的实验中我们知道了电流通过导体时产生热的多少跟导体的电阻、电流和通电时间都有关系。其实早在1840年英国物理学家焦耳就精确地确定了它们的关系，得到了焦耳定律。 知识归纳： 焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 4.焦耳定律的计算公式 教学情境： 提问：（1）焦耳定律能否像欧姆定律一样，用一个公式简洁地表示呢？（提示：类比电功的计算公式） （2）焦耳定律中包含哪些物理量，分别用什么字母表示？ 知识归纳： (1)焦耳定律的公式：Q=I2Rt。 (2)公式中电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通电时间t的单位要用秒（s）。这样热量的单位就是焦耳（J）。 说明：电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q等于消耗的电能，即Q=W=UIt。此时结合欧姆定律还可推导出：W=Q=I2Rt=，该公式只适用于纯电阻电路。 5.电热的利用和防止 教学情境：让学生列举出生活中见到的用电器，并判断：哪些是利用了电流的热效应？哪些是防止电流的热效应？电流的热效应对我们有益还是有害？ 电流的热效应有时对我们有益，可以利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。 归纳总结： 利用电流热效应的实例：电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等。 防止电流热效应产生危害的措施：电脑