13.4 电流的热效应 教学设计 2023-2024学年北师大版物理九年级全一册

第四节 电流的热效应 一、教学目标 1．知道什么是电流的热效应．知道电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定性关系． 2．通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，培养猜想、制订计划、分析数据得出结论等科学探究能力，经历设计记录表格、进行实验和收集证据的过程，进一步学习控制变量的科学研究方法，体会替代的研究思想，培养严谨的科学态度． 3．通过学习电流热效应的应用实例和危害，培养理论联系实际、将所学知识应用于实际的意识，体会物理知识对生产、生活的重要意义． 4．通过对物理学家焦耳事迹的学习，体会追求不懈的科研创新精神，激发热爱科学的情感． 二、教学内容分析 《标准》要求，“通过实验，探究并了解焦耳定律．用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象”．本节内容分为两部分：第一部分通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，第二部分学习焦耳定律的内容和电流的热效应在科研、生产、生活中广泛应用的实例． ●电流的热效应 教科书从能量转化的角度分析了用电器为什么会发热，从而引出了电流的热效应的概念，并且展开了研究．电流的热效应是学生生活中较熟悉的电学现象，关于这部分内容的引课有丰富多彩的案例．教学中可以引导学生回忆生活中用电器的发热现象，通过学生充分举例，包括灯泡、计算机、电视机、电暖气、电烤箱等的发热，让学生体会电流的热效应，然后教师再给出概念．教学中还可以做实验或播放录像——用“热得快”烧水，不一会儿水就烧开了．教师引导学生分析“水从哪里吸收的热量”，接着引导学生回忆第一节中电动机做功是将电能转化为机械能．通过类比，学生得出用“热得快”烧水，是电能转化为内能，从而引出电流的热效应的概念．教学中还可以设计新奇的实验来引课，如电阻丝通电后产生热量点燃火柴，或切割泡沫，或使温度计上升等．通过这些直观现象，让学生认识电流的热效应． 学生知道电流的热效应之后，教师提出问题：电流产生热量的多少与什么因素有关？教科书“问题与思考”栏目中提出的问题非常好，分别从电流的热效应与电阻、时间、电流大小的关系三个方面启发学生，引导学生做出合理的猜想：电流的热效应与电流、电阻、时间有关．在实际教学中，如果学生猜想电流的热效应与电压有关，建议用电动机来做实验（参考“实验和实践活动指导”），让学生认识到只有在纯电阻电路中欧姆定律成立的情况下，才能确定出电流的热效应与电压是否有关． 教科书没有直接告诉学生电流的热效应与哪些因素有关，而是通过“实验探究”让学生在过程体验和经历中学习，培养学生的猜想、制订计划、设计记录表格、进行实验收集数据、分析数据得出结论等科学探究能力． 教学中要突出制订计划能力的培养，注意科学方法的学习，让学生进一步学习替代法和控制变量法这两种科学研究方法．关于替代法，教科书用液体吸收电热从而用液体温度升高的多少来反映电热的多少．本实验还可以加热空气，用空气的膨胀情况来反映电热的多少，具体方案参考本节的“实验和实践活动指导”．关于控制变量，本实验有两个层面的应用：分别控制导体的电阻、通过导体的电流、通电时间这三个物理量中的两个，研究另一个物理量变化时电流产生热量的改变；使用质量相同的同种液体，通过液体温度的变化来比较电热的多少． 在“制订计划”环节，由于本实验涉及替代和控制变量两种方法，器材多，实验复杂．为了更有效地引导学生制订计划，教科书给出了具体的方案，条理细致，学生有迹可寻．如果学生的能力较强，可以依据学生的能力梯度，对应地给出开放程度不同的要求：对于能力良好的，可以给出器材请学生自己搭建实验电路；对于能力优秀的，请学生自己提出需要哪些器材并设计电路．教科书用填空的方式请学生完成制订计划的环节，包括实验中要注意哪些问题、设计记录表格．在分析数据得出结论的环节，教科书加强了引导，条理性较强． ●焦耳定律 在实验探究得出电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定性关系的基础上，教科书紧接着介绍了焦耳定律及其公式，给出了严格的定量关系，使知识更加完整． 在实际教学中，要突出电热与电阻的关系．根据《标准》的要求，对焦耳定律达到“了解”即可，因此不必针对焦耳定律展开过多的计算训练．初中物理问题中涉及的更多的是纯电阻电路，因此，有关焦耳定律的计算基本上可以与前面的电功、电功率的计算融合．对于纯电阻电路，教学中可以用Q=W进行焦耳定律公式的推导． 教学中要注意帮助学生明白焦耳定律Q=I2Rt与电流做功W=UIt的区别与联系．只有在纯电阻电路中，如白炽灯、“热得快”、电炉等工作时，才有W=Q；而在一些非纯电阻电路中，如微波炉、电视机、洗衣机等工作时，W>Q．但是在任何电路中，只要有电阻，通过电流时它就一定会产生电热． 《标准》要求，“用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象”，本节内容注重科学、技术、社会的紧密联系，注重情感、态度和价值观的培养