2020高中物理焦耳定律教案一

　　教学目标

　　知识目标

　　1.知道电流的热效应.

　　2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.

　　能力目标

　　知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.

　　情感目标

　　通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.

　　教学建议

　　教材分析

　　教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.

　　做好实验是本节课的关键.

　　教法建议

　　本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.

　　对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.

　　教学设计方案

　　提问：

　　灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉?为什么?

　　电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉?为什么?

　　学生回答：发烫.是电流的热效应.

　　引入新课

　　演示实验：

　　1、

　　介绍如图9-7的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.

　　2、

　　三种情况：

　　第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电阻越大，电流产生的热量越多.

　　第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多.

　　第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.

　　(2)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.

　　焦耳定律可以用下面的公式

　　表示：Q=I2Rt

　　公式中的电流I的单位要用安培(A)，电阻R的单位要用欧姆，通过的时间t的单位要用秒这样，热量Q的单位就是焦耳(j).

　　例题　一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量.

　　2020高中物理焦耳定律教案二

　　核心素养

　　通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力;?体会物理科学探究的过程和方法，培养合作意识和创新能力。

　　一、教学目标

　　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。

　　二、教学重难点

　　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。

　　三、教学过程

　　教学

　　环节 教师活动 学生活动 设计意图 课前 登陆优教平台，发送预习任务 完成本节课的预习任务，反馈预习情况 了解本节课内容，发现薄弱点，针对性听课 复习

　　提问

　　(2分钟) 1.电功的大小与哪些因素有关?如何计算?

　　2.能说出一些用电器工作时能量的转化情况?

　　学生按要求回忆，回答。 为本节课作知识上的铺垫。

　　创设情景

　　引入新课

　　(3分钟) 电流在电路中做功，可以将电能转化为其它形式的能，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? 学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。

　　电流通过导体时电能转化成内能。 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。

　　联系实际，引入新课。 新课教学(28分钟) 电流的热效应

　　投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁……

　　这些用电器工作时有什么共同特点?

　　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?说明什么?

　　一、提出问题

　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?

　　二、猜想与假设

　　提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电路中有电压不一定有电流，所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。(排除电压这个物理量)

　　电流通过导体产生热量的多少与____________有关。

　　你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗?

　　三、设计实验

　　要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，如何设计实验?如何比较产生热量的多少?

　　四、进行实验

　　(优教提示：请打开素材“演示视频：焦耳定律(二)”)

　　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?

　　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?

　　展示装置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?

　　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。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。

　　五、分析论证，得出结论

　　对以上两个实验进行总结，电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间。 学生总结：

　　这些用电器工作时都是把电能转化成内能。

　　(得出电流的热效应的概念)

　　电热的大小可能与导体的电阻有关。

　　学生结合生活实际进行猜想：

　　电流、电压、电阻、通电时间……

　　学生举例证明猜想的合理性。

　　学生讨论：

　　实验时要控制电路中的电流相等，改变电阻，比较在相同时间内放出热量的多少。

　　可以通过加热相同物体，比较物体吸热升温的多少

　　学生观察实验装置讨论得出：

　　1.本装置研究电热与电阻的关系。

　　2.电阻串联，可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。

　　3.通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。

　　电流I/A

　　R1

　　R2

　　电阻/Ω

　　产生热量(多/少)

　　4.实验数据表格

　　学生根据实验数据，得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。

　　学生观察实验装置讨论得出：

　　1.本装置研究电热与电流的关系。

　　2.使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等(左边电流大于右边电流)。

　　3.通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。

　　2020高中物理焦耳定律教案三

　　教学目的：通过演示和讲解使学一掌握焦耳定律。讲解电功和电热的关系，知道在有非纯电阻元件的电路中，电功大于电热的道理。

　　教学重点：区别并掌握电功和电热的计算。

　　教学过程

　　复习引入：复习提问电功概念。

　　使学生回答出电功即电流在一段电路上做的功W=UIt。接着向学生指出电流通过导体时，导体总是要发热的，这是电流的热效应。电流通过导体时产生的热量的多少与什么因素有关呢?——我们这节课就来学习这个问题。

　　新课讲授：

　　(一)焦耳定律：

　　英国物理学家焦耳(1818～1889)经过长期的实验研究后指出：

　　电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方，导体的电阻和通电时间成正比——焦耳定律。

　　Q=I2Rt………………………………………(1)式

　　说明：a.(1)式表明电流通过导体时要发热，焦耳定律就是研究电流热效应定量规律的。

　　b.(1)式中各量的单位.

　　(二)电功和电热的关系：

　　设问： 电流通过电路时要做功，同时，一般电路都是有电阻的，因此电流通过电路时也要生热.那么，电流做的功跟它产生的热之间，又有什么关系呢?

　　1.纯电阻电路.

　　如图所示，电阻R，电路两端电压U，通过的电流强度I.

　　电功即电流所做的功： W=UIt.

　　电热即电流通过电阻所产生的热量： Q=I2Rt

　　由部分电路欧姆定律： U=IR

　　W=UIt=I2Rt=Q

　　表明： 在纯电阻电路中，电功等于电热.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的内能(热能).

　　电功表达式： W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t

　　电功率的表达式： P=UI=I2R=U2/R

　　2.非纯电阻电路.

　　如图所示，电灯L和电动机M的串联电路中，电能各转化成什么能?

　　电流通过电灯L时，电能转化为内能再转化为光能.电流通过电动机时，电能转化为机械能和内能.

　　电流通过电动机M时

　　电功即电流所做的功(电动消耗的电能)： W=UIt

　　电热即电流通过电动机电阻时所产生的热量： Q=I2Rt

　　W(=UIt)=机械能+Q(=I2Rt)

　　表明： 在包含有电动机，电解槽等非纯电阻电路中，电功仍等于UIt，

　　电热仍等于I2Rt.但电功不再等于电热而是大于电热了. UIt>I2Rt