18.4 焦耳定律 教学设计-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦“焦耳定律”核心知识点，通过电炉工作原理导入，结合生活中电流热效应实例（如电饭锅、电熨斗），引导学生思考电炉丝与导线发热差异，衔接电阻、电流等前序知识，搭建从现象到规律的探究支架。 特色在于项目式驱动与分层实践结合，以“设计多档位电炉”为任务，通过控制变量法实验（如串联电阻探究电热与电阻关系）培养科学探究能力，实践作业（比较电饭锅功率）强化科学态度与责任，助力学生深化物理观念，为教师提供可操作的生活化教学方案。

18.4 焦耳定律 -了解电炉的工作原理与设计 翼城六中 申文慧 素养目标 1. 物理观念: (1) 能通过实例,认识电流的热效应。 (2) 能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关,知道焦耳定律。 (3)会用焦耳定律进行计算,会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。 2. 科学思维: 利用控制变量的方法探究电热与哪些因素有关。 3. 科学探究: 体验科学探究过程,了解控制变量的物理方法,提高实验探究能力和思维能力。 4. 科学态度与责任: 会解释生活中一些电热现象,通过学习电热的利用与防止,学会辩证地看待问题。 教学重点:通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系。 教学难点:对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。 教学课时:1课时 教学过程 明确项目内容: 项目名称:焦耳定律 驱动问题:了解电炉的工作原理与设计 项目规划: 任务一:了解电炉的工作原理 一、电流的热效应 1、 同学们仔细观察,认真思考,电炉的工作原理是什么? 2、生活中,许多用电器通电后,都伴有热现象产生 你能举出那些例子? 电流通过导体时电能转化成内能,这个现象叫做电流的热效应 思考:电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热? 二、电流通过导体时产生热的多少可能跟什么因素有关? 演示实验一 请大家阅读课本99页的演示实验,完成下列问题: 1、探究电热与电阻的关系时,两根电热丝是如何连接的?为什么要这样连接? 2、实验中,通过_现象来比较产生电热的多少。 3、该实验用到的研究物理问题方法有_、_。 4、观察实验现象,你得出的结论是_。 演示实验二 请阅读课本100页的演示实验,完成下列问题: 1、探究电热与电流的关系时,如何控制电阻相同?怎样改变电流? 2、左右两个容器内的电阻_(“相等”或“不相等”) 3、通过左容器电阻丝的电流_右容器电阻丝的电流。(填“大于”“等于”或“小于”) 4、观察实验现象,你得出的结论是:_。 归纳结论 结论1 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。 结论2 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。 结论3 在电流相同、电阻相同的情况下,通电时间越长,这个电阻产生的热量越多。 任务二 揭秘电炉丝发红的原因 一、焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量的实验,于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。 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。这个规律叫做焦耳定律。 如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律为 Q = I Rt 热量Q单位是焦耳(J),电流I单位是安培(A),电阻R单位是欧姆( ),时间t单位是秒(s)。 2、 电热和电能的关系 1.如:电暖器,电饭锅,电热水器等。当电流通过导体时,电能全部转化为内能而发热,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 = P t 利用电功率的计算公式代入上式可以推导出其它计算电热的公式。(学生自主推导得出) 2. 当电扇工作时,消耗的电能主要转化为电机的机械能: 电能=内能+机械能 W>Q热 此时,只能用Q=I Rt(焦耳定律)来计算电热 3.你现在明白了吗?电炉丝通电时,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热? 任务三 设计多档位电炉 1、 电热的利用和防止 2、 同学们,我们生活中的用电器大多是多档位,使得用电器能够在不同功率下工作,以适应不同的使用环境和需求,你能认识它的内部结构么?同时为自己设计多档位的电炉。 拓展作业 一、基础类 1.下列是某同学家中的一些家用电器,在使用时不是利用电热工作的是( ) A .用电饭锅煮饭 B .定期给不用的家用电器通电驱潮 C .用电熨斗熨衣 D .用微波炉加热食物 2.2018年我国1996年出生的22岁优秀青年科学家曹原研究发现:当两层石墨烯以一个"魔角"叠加在一起时,再加入一定数量的电子,石墨烯的电阻突然变为0。如果把这一技术应用于生产,它不可以制作的是( ) A .电饭锅 B .电脑 C .电风扇 D .导线 二、综合类 分析家庭电路中导线发热的原因,并写出至少两种解决方案。 作业要求: (1)各组组员都要参与不管对错大胆地说出自己的想法,讨论后最终形成一份书面材料。 (2)书面材料可以用不同的方式展现,如:表格、思维导图、树状图...... (3)完成较好的小组要在全班展示。 三、实践类 同学们,在日常生活中你是通过什么方法来比较电加热器处于不同状态下的功率的大小关系呢?大家以家中的电饭锅为例采用科学合理的方法以小组为单位来一起解决这个问题吧! 作业要求: (1)各小组不管采用什么方法,都需要一定的调查实践类资料佐证,如照片、视频、撰写书面调查报告等。 (2)保证资料收集的真实性,保证照片和视频的清晰度,要发挥集体智慧,共同合作完成。 (3)注意用电安全,在需要分析、观察家庭电路中各元件的情况下需要家长陪同完成。 作业点拨:采用查阅、测量、观察等方法比较加热功率和保温功率即可。 课堂小结 同学们本节课你有哪些收获呢? 板书设计 学科网(北京)股份有限公司 $