18.4 焦耳定律-【绿卡初中创新题】2024-2025学年九年级下册物理同步教案(人教版)

课题 第十八章 第4节 焦耳定律 1课时 授课教师 授课类型 新授课 教学目标 1.通过生活实例，认识电流的热效应。 2.能在实验的基础上推导出焦耳定律，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。 重点难点 重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。 难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 教学方法 通过生活实例，认识电流的热效应；经历实验设计探究过程，让学生学会用控制变量法与转化法设计分析实验，通过学生之间的分享，学会准确表述实验结论；鼓励学生观察生活中的现象，举例说明电热的危害和防止的生活实例。 教学准备 课件、白炽灯、学生稳压6V电源、焦耳定律演示板、学生分组实验器材。 教学过程 一、新课引入 情境引入：电流在电路中做功，可以将电能转化为其他形式的能，如电动机、电灯发光、电视机工作……。 当这些用电器工作一段时间后，我们触摸它们的有关部位，会有什么感觉？这是什么原因？ 我们这节课就来一起学习相关知识，解决这一问题。 二、讲授新课 知识点一 电流的热效应 课件展示：电饭锅、取暖器、电炉丝、电铬铁…… 这些用电器工作时有什么共同特点？发生怎样的能量转化？ 参考答案：这些用电器工作时都会产生热。将电能转化成内容。 建构概念：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应。 实验探究：电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关 提出问题：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 学生合作探究，小组交流，得出结论。 作出猜想：电热可能跟电流、电阻、通电时间有关。 设计实验：要研究电流通过电阻产生热量与电阻、电流的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？要用到什么探究方法？学生阅读课本P99-P100相关内容，回答以上问题，同学们讨论交流确定实验方案。 教师点拨：科学方法 ①在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”时，有多个影响因素，所以应采用控制变量法。 ②利用空气受热膨胀，挤压液体使液面上升，来显示电流产生的热量的多少，即利用U形管中液面高度差来反应温度变化，运用了转换法。 进行实验： (1)探究电热与电阻的关系 展示实验装置1 观察本实验装置，思考： ①本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？ ②两电阻为什么要串联？ ③如何比较电流通过电阻放出热量的多少？ ④设计实验数据记录表格 接通电路，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。 分析实验数据，可以得到什么结论？ 实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）探究电热与电流的关系 展示实验装置2 ①本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？ ②右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝？ ③如何比较电流通过电阻放出热量？ ④设计实验数据记录表格 电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。 分析实验数据，可以得到什么结论？ 实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 （3）探究电热与通电时间的关系 对比上述实验中的某一根电阻丝，发现不同通电时间，产生的热量有什么不同？ 通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。 结论：对于某一个电阻，在电流一定时，通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。 知识点二 焦耳定律 自主学习：引导学生阅读课本P100“焦耳定律”相关内容，知道焦耳定律的内容及表达式。 建构概念： （1）焦耳定律内容：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。 （2）公式及单位：Q =I2Rt  Q——电热——J I——电流——A R——电阻——Ω t——时间——s 思维拓展: 问题：电功是电流做功，电热是电流产生的热量，那么电热与电功的有什么关系？鼓励学生分类讨论，得出结论。 结论： （1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt = I2Rt。 例如，电暖器，电饭锅，电炉子等。 (2)当电流通过导体时，如果电能只有一部分转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能量，那么电路中产生的热量Q 就小于消耗的电能W，即W > I2Rt 例如，电风扇工作时，将电能转化为内能和机械能。这一类电路中Q < W。 学以致用：解释本节课刚开始提出的问题，为什么电炉丝很热而导线不热？ 答案点拨：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。导线的电阻很小，而电炉丝的电阻很大，由欧姆定律可知，当通过的电流相等、通电时间相同时，电炉丝很热，而导线却不热。 想想议议：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？ 答案点拨：不矛盾。前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同；两者并不矛盾，只是它们成立的前提条件不同。 知识点三 电热的利用和防止 过渡问题：同学们在生活中发现哪些情况下我们在利用电热，哪些情况下我们又在防止电热？请举例说明。 课件展示： （1）利用课件展示电热利用的实例图片，各种电热器，如热水器、电饭煲、电熨斗等用来加热，利用电热孵化器孵小鸡。 说明利用电热的优点。电热器清洁卫生，没有污染，热效率高，有的还可以方便地控制和调节温度。 （2）防止电热过高的例子：电视机、电脑安装散热装置。在电动机里，电流主要是用来做机械功的，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。为此有的电动机里装有风扇，电动机的外壳做成漏空状，都是为了加快散热。 三、课堂小结 回顾本节课你学到了什么？梳理本节知识要点。 四、板书设计 第4节 焦耳定律 一、电流的热效应（电能转化为内能） 二、焦耳定律 1.内容: 2.表达式: Q=I2Rt 三、电热的利用与防止 教学设计反思 教与学是一个相互配合、不可分割的有机整体，根据本节课的内容和特点，准备采用多媒体课件展示、演示实验等探究、启发式教法学法，引导学生观察、讨论、分析、类比、推理完成教学任务。 学科网（北京）股份有限公司 $$