阅读材料,根据要求完成教学设计。
材料一 《义务教育物理课程标准(2011 年版)》关于“焦耳定律”的内容要求有:“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。”
材料二 初中物理某教科书中有关“焦耳定律”一节中的演示实验如下所示:
简述焦耳定律的内容。
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。这个规律叫作焦耳定律。
根据上述材料, 完成“探究电热的影响因素” 的教学设计。 教学设计要求包括: 教学目标、教学重点、 教学过程(要求含有教学环节、 教学活动、 设计意图等)。
教学设计如下:
—、教学目标
1.知识与技能
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,能够利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。
2.过程与方法
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維能力。
3.情感态度与价值观
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。
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。
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
创设情景 引入新课 |
电流在电路中做功,可 以将电能转化为其他形式 的能,如电动机运转、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 |
电流的热效应 投影:电饭锅、取暖器、 油灯、电炉丝、电烙铁 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 有电压但不一定有电流,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 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? 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。这个结论通过刚才的实 验可以看出,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 时间的关系 教学焦耳定律 介绍科学家焦耳。 英国科学家焦耳做了 大量实验,并于 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,即焦耳定律。 电流通过导体产生的 热量跟电流的二次方成正 比,跟电阻成正比,跟通电 时间成正比。 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 2Rt。 例题:一电热水器电阻 丝的阻值为 48.4Ω,正常工 作时的电流为 4.55A,工作 10min 放出的热量为多少? 练习:一取暖器接在家庭电 路中,正常工作时的电流为 6.8A,工作 10min 放出的热 量是多少? |
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。 学生活动 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。 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, 液柱上升得越高,放出的热量越多。 4.实验数据表格 学生根据实验数据,得出结论:在电阻 和通电时间相同时,电流越大,电流通过电 阻产生的热量越多。学生总结以上两个实验: 电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关,电流越大、电阻越 大、通电时间越长,电流通过电阻产生的热 量越多。 了解焦耳在电热上的成就。 学生了解焦耳定律的内容,记住公式。 学 生 快 速 的 计 算 本 题 中 的 电 热 。
【答案解析】
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