13.3电流的热效应 教学设计2025-2026学年北师大版九年级物理全册

【大单元整体教学】物理学北师大版（2024）9年级上册 第13章 电功和电功率 课题 13.3电流的热效应 课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课 1.教学内容分析 本课时聚焦焦耳定律，通过实验结论推导与公式阐述，明确电流通过导体产生的热量与电流平方、电阻、通电时间成正比的规律（Q=I2Rt）。同时结合电热器（如电热蚊香器、电熨斗）的应用实例，以及电视机、计算机等设备的散热装置，分析电流热效应在生产生活中的广泛应用与危害防控，使学生深入理解电能与内能的转化本质及定量关系。 2.学情分析 学生在第一课时已掌握电流热效应的定性认知（与电流、电阻、通电时间有关），具备一定的实验探究与逻辑推理基础。但对 “热量与电流平方成正比” 的定量关系理解可能存在难度，且在运用焦耳定律分析实际问题时，易混淆公式中物理量的因果逻辑，需通过实例分析和练习强化应用能力。 3.学习目标确定与教学重难点 课标摘要： （三）能量 3.4 电功和电功率 3.4.1 结合实例理解电功和电功率。 例 1 调查常见用电器的铭牌，比较它们的电功率。 3.4.2 知道用电器的额定功率和实际功率。​ 例 2 根据用电器铭牌标注的额定电压和额定功率，计算其正常工作时的电流。​ 3.4.3 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。​ 例 3 解释电暖器、保险丝的工作原理，说明电视机外壳散热孔的作用。 课标分析： 依据课程标准，学生需理解焦耳定律的物理意义，掌握其公式表达及应用方法，能结合实例分析电流产生热量与电流、电阻、通电时间的定量关系，认识合理利用电流热效应与防控其危害对安全用电和能源高效利用的重要性。同时，要培养学生运用焦耳定律解决电热器工作、用电器散热等实际问题的能力，增强安全用电意识与能源节约观念，提升科学素养。 学习目标： 物理观念：形成 “电流热效应的定量规律（焦耳定律）” 的物理概念，理解电能与内能转化的定量关系。 科学思维：通过实验数据推导与公式分析，培养逻辑推理和数学建模能力。 科学探究：能设计实验验证焦耳定律的定量关系，提升实验操作与数据分析能力。 科学态度与责任：结合电热应用与危害，树立安全用电、节能降耗的意识，关注科技对生活的影响。 重点： 1.焦耳定律的内容、公式及物理意义。 2.焦耳定律在实际生活中的应用。 难点： 1.焦耳定律中 “热量与电流平方成正比” 的定量关系推导与理解。 2.运用焦耳定律分析复杂电路或实际场景中电热的计算与应用问题。 4.教学评价 评价维度 具体内容 学科知识评价 概念理解：焦耳定律内容、公式及物理量含义； 知识应用：用焦耳定律解释电热水壶发热等现象。 小组合作评价 小组讨论：焦耳定律相关环节的参与度、倾听尊重表现； 合作任务：实验分工、成果准确性及成员贡献。 实践应用评价 项目“改进家用电热器节能设计”：规划—方案科学性； 实施—操作规范与应变力； 成果—报告分析深度与结论合理性。 5.学习活动设计 教师活动 学生活动 设计意图/学习评价 任务一：激趣导入 展示“钢丝缠绕火柴头接入电路”的图片，提出核心问题：为什么细钢丝能点燃火柴？ 引导学生结合上节课“电流热效应”的概念，聚焦“能量转化” 和“电阻特性”展开思考。 总结学生回答，明确关键逻辑：电阻大→电能转内能→温度升高至着火点。 学生观察图片，回忆电流热效应的定义。 学生独立思考后发言，阐述自己的推理过程。 学生倾听总结，梳理“电阻、能量转化、温度变化”的关联。 衔接上节课知识，唤醒学生已有认知。 以生活化实验场景激发兴趣，为“焦耳定律”的定量探究铺垫定性基础。 任务二：焦耳定律 1.焦耳定律的发现背景 介绍英国物理学家焦耳的生平及实验装置（电流计、温度计、金属导线等），强调“多次反复验证”的科学过程。 提问：焦耳做实验的目的是什么？这对我们有什么启发？ 2.焦耳定律的内容与公式 基于实验结论，明确焦耳定律的文字表述：电流产生的热量跟电流的平方、导体电阻、通电时间成正比。 推导并板书公式Q=I2Rt，逐一强调各物理量的符号、单位（Q：J，I：A，R：Ω，t：s） 重点说明：公式适用于任何用电器的热量计算，为后续纯电阻电路推导做铺垫。 3.实验验证：热量与电流、电阻、时间的关系 （1）实验甲（热量与通电时间）： ① 播放实验视频，引导学生观察“相同电流、相同电阻下，不同通电时间液体温度变化”。 ② 提问：温度变化不同说明什么？实验控制了哪些变量？ （2）实验乙（热量与电阻大小）： ① 播放实验视频，引导学生观察“相同电流、相同时间下，不同电阻液体温度变化”。 ② 补充提问：若要探究热量与电流的关系，应控制哪些变量？ （3）总结实验方法：控制变量法，梳理三个变量的影响规律。 4. 公式推导 引导学生结合欧姆定律U=IR和电功公式 W=UIt，推导纯电阻电路的热量公式（Q=UIt=U2t/R） 展示“纯电阻电路 vs 非纯电阻电路”对比表格，逐一讲解能量转化、电流表达式、实例等核心区别 强调：Q=I2Rt 适用于所有电路，推导公式仅适用于纯电阻电路 5.例题应用 展示电路示意图，引导学生审题。 引导学生选择公式（Q=I2Rt），规范单位换算（t=5×60=300s） 板书解题步骤，强调格式规范。 学生倾听焦耳的科学研究经历，记录关键实验细节。 学生思考并分享对“科学探究严谨性”的认识。 学生记录定律内容和公式，标注各物理量单位。 学生深化理解概念及公式。 学生记忆公式及适用范围。 学生观看视频，记录实验现象（温度升高幅度）。 学生分组讨论问题，分析现象背后的原因。 学生归纳实验结论：时间越长、电阻越大、电流越大，热量越多。 学生理解控制变量法在实验中的应用。 学生跟随教师推导公式，理解推导逻辑（欧姆定律的应用条件）。 学生填写对比表格，记忆两类电路的关键差异。 学生举例区分纯电阻（如电饭锅）和非纯电阻电路（如电风扇） 学生审题，梳理已知量和未知量；选择合适公式，进行单位换算和计算。 渗透科学史教育，让学生了解规律的发现过程。 培养“尊重事实、反复验证”的科学态度，契合“科学态度与责任”目标。 建立“电流热效应定量规律”的物理概念，落实“物理观念”目标。 规范公式书写和单位使用，为计算应用打基础。 提升学生“观察实验现象、分析实验数据”的科学探究能力。 培养“控制变量”的科学思维，落实“科学思维”和“科学探究”目标。 让学生通过实验直观验证定律，增强规律的可信度。 培养逻辑推理和数学建模能力，落实 “科学思维”目标。 明确公式的适用边界，避免后续应用出错。 结合实例深化对“能量转化差异”的理解。 巩固焦耳定律公式的应用，提升“学以致用”的能力，规范物理计算题的解题格式。 任务三：电流热效应的利用和危害防范 1. 电流热效应的利用 展示电饭锅、电熨斗、孵化器等实例图片，提问：这些用电器的工作原理是什么？ 引导学生总结电热的优点：清洁环保、效率高、易控温。 组织学生列举生活中其他利用电流热效应的实例。 2.电流热效应的危害与防范 展示插线板短路着火、电熨斗过热着火的图片，强调危害：绝缘老化、火灾、用电器烧毁。 展示笔记本电脑散热孔、电动机散热片等图片，引导学生总结防范方法：散热孔、散热片、散热风扇。 补充安全用电提示：避免用电器过载、定期检查线路。 3.交流讨论 提出两个讨论题： ① 除课件实例外，还有哪些电流热效应的应用/危害实例？ ② 电热水壶与燃气灶烧水，从能量利用、环保、经济角度对比，哪种更好？ 组织学生分组讨论，巡视指导。 4.拓展阅读 讲解焦耳的研究目的（检验电阻是否为热效应唯一原因）和研究过程（反复实验） 提问：结合焦耳的经历，你对科学研究有什么认识？ 总结：科学研究需要好奇心、严谨性、坚持不懈 观察图片，识别用电器的工作原理（电流热效应）。 讨论并分享电热的优点。 举例（如电热蚊香器、电烤箱），联系生活实际。 学生观察危害图片，认识电热的负面影响。 识别用电器的散热装置，归纳防范措施。 学生记录安全用电要点，树立安全意识。 学生分组思考、交流观点，记录关键思路。 学生代表发言，分享小组结论。 学生阅读材料，了解焦耳的科学精神。 学生思考并分享对科学研究的感悟。 学生记录科学研究的核心品质。 让学生感受物理知识在生活中的应用价值。 强化“电能→内能”的能量转化观念，呼应“物理观念”目标。 培养 “安全用电、节能降耗” 的意识，落实 “科学态度与责任” 目标。 结合实例理解 “趋利避害” 的科技应用逻辑。 培养合作交流能力和综合分析能力。 引导学生用物理知识分析实际问题，提升 “科学思维”。 深化“科学态度与责任”目标，培养科学探究的兴趣。 以科学家事迹为榜样，传递科学精神。 6.板书设计 7.特色学习资源分析、技术手段应用说明 （1）特色学习资源：教材插图资源：如 “电热蚊香器、电熨斗” 的应用图，“笔记本电脑散热孔、电动机散热片”的装置图，可直观呈现电流热效应的应用与防护；实验资源：可利用焦耳定律演示器（含不同电阻丝、温度计、煤油瓶等）；生活实例资源：如电热水壶、电烤箱的工作原理，家庭电路过载发热的危害等。 （2）技术手段应用：虚拟实验软件：利用 PhET 仿真实验平台，模拟 “探究电流热效应影响因素” 的定量实验，通过调整电流、电阻、时间等参数，实时观测热量变化，突破实验器材限制，帮助学生理解 “平方关系” 的抽象性；在线互动平台：布置 “生活中电热应用与危害” 的调研任务。 8.教学反思与改进 本课时通过实验探究与实例分析，帮助学生构建了焦耳定律的定量认知，但在公式应用的灵活性上仍需加强。部分学生对 “电流平方” 的数学逻辑理解不足，后续可增加分层练习（如从纯电阻电路到非纯电阻电路的电热分析），并结合更多生活场景的案例（如电动汽车电池散热、充电桩的电热防护），进一步强化知识的应用深度；同时可优化实验探究的分组设计，让学生在自主设计实验方案的过程中，更深入理解控制变量法的本质，提升科学探究的核心素养。 学科网（北京）股份有限公司 $