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第四節(jié) 科學(xué)探究:電流的熱效應(yīng)
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.知道電流的熱效應(yīng).
2.知道電流產(chǎn)生的熱量跟通電時(shí)間、電流大小、電阻大小的定性關(guān)系.
3.理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其簡單應(yīng)用.
二、過程與方法
1.通過實(shí)驗(yàn)探究“電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”初步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題的能力.
2.通過焦耳定律的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生解決一些簡單問題的能力.
3.通過教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究方法(控制變量法、轉(zhuǎn)換法等).
三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.通過經(jīng)歷科學(xué)探究過程,使學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)人們獲取科學(xué)理論的重要作用.
2.通過對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)
2、用,體會(huì)物理知識(shí)來源于生活,服務(wù)于社會(huì)的理念.
3.通過對(duì)焦耳生平的介紹,培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué),勇于克服困難的決心和信心.
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.實(shí)驗(yàn)探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān).
2.應(yīng)用焦耳定律解決一些簡單問題.
【教學(xué)難點(diǎn)】
1.組織指導(dǎo)學(xué)生在探究過程中認(rèn)真觀察、分析,并得出正確的結(jié)論.
2.對(duì)焦耳定律內(nèi)容、公式的理解.
【教具準(zhǔn)備】學(xué)生電源、導(dǎo)線、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電阻絲、燒瓶、溫度計(jì)、水、煤油、多媒體課件等.
【教學(xué)課時(shí)】1.5課時(shí)
【鞏固復(fù)習(xí)】
教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容,并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)(教師可針對(duì)性地挑選部分難題講解),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的鞏固.
【
3、新課引入】
教師出示一些用電器的圖片,讓學(xué)生觀察,并提出問題:
(1)比較它們有何不同?
(2)燈泡發(fā)光一段時(shí)間后,用手觸摸燈泡,有什么感覺?為什么?
(3)電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后,用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺?為什么?
學(xué)生討論、回答:燈泡發(fā)熱,電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)發(fā)熱.
【新課引入】
師 電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)呢?為什么正常情況下電線不會(huì)起火?而發(fā)生短路或接入電路用電器總功率過大時(shí)會(huì)引起火災(zāi)呢?要弄清這些問題,下面我們就一起來學(xué)習(xí)第四節(jié)科學(xué)探究:電流的熱效應(yīng).
【預(yù)習(xí)指導(dǎo)】
閱讀課本P129-133文字內(nèi)容和插圖,把基本概念、規(guī)律、規(guī)定、公式等用紅色筆做上記號(hào),并完成對(duì)應(yīng)練
4、習(xí)冊(cè)中“課前預(yù)習(xí)”部分,然后,各小組內(nèi)部交流討論,提出預(yù)習(xí)疑問,組長做好記錄,準(zhǔn)備展示.
【交流展示】
1.各小組代表舉手發(fā)言,報(bào)告“課前預(yù)習(xí)”答案,教師評(píng)價(jià)訂正.
2.學(xué)生質(zhì)疑,教師指導(dǎo)釋疑.
【拓展探究】
電流的熱效應(yīng)
學(xué)生小組內(nèi)部交流討論,回答下列問題,教師指導(dǎo)訂正.
師 生產(chǎn)、生活中電熱有哪些應(yīng)用?哪些地方需防止電熱?
生:工廠利用電熱煉鋼,家庭用電熱燒水、做飯、取暖,如電水壺、電飯煲,電取暖器都是利用電熱的設(shè)備.電線、電視機(jī)、電腦等要防止電熱危害.
師 什么是電流的熱效應(yīng)?列舉利用電流熱效應(yīng)的用電器.
生:電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng),如電燈
5、、電飯煲、電取暖器等.
師 電流產(chǎn)生的熱量的多少與哪些因素有關(guān)呢?教師引導(dǎo)學(xué)生猜想發(fā)言:
生1:可能跟通電時(shí)間有關(guān),因?yàn)橥姇r(shí)間越長,電水壺中產(chǎn)生的熱越多.
生2:可能與電阻有關(guān),因?yàn)殡姞t絲發(fā)熱,而跟電爐絲相連的銅導(dǎo)線卻不太熱;
生3:可能跟電流有關(guān),因?yàn)槌B犝f,電流大容易引發(fā)火災(zāi).
教師點(diǎn)評(píng)后,引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),采用控制變量法和轉(zhuǎn)換法.
(一) 研究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間是否有關(guān).
1.電路圖:
2.實(shí)驗(yàn)圖:
3.方法:斷開開關(guān),按電路圖連接好電路(如圖),將滑片P置于最右端,閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)到適當(dāng)位置,保持電流的大小不變,每間隔2min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù),并填入表中
6、,分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出結(jié)論.
(二)研究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān).
1.電路圖:同(一)
2.實(shí)物圖:同(一)
3.方法:仍按圖
16-14連接好電路,在實(shí)驗(yàn)(一)的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,增大通過電阻絲的電流,通電時(shí)間與實(shí)驗(yàn)(一)相同,記錄溫度計(jì)的示數(shù),填入表中,并分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論.
(三)研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系.
1.電路圖:
2.實(shí)驗(yàn)圖:
3.方法:選取2根阻值不同的電阻絲R1>R2,在兩個(gè)相同的玻璃瓶中裝入質(zhì)量和初溫相同的煤油,按電路圖連接好電路(如圖),將滑片置于最右端,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片至適當(dāng)位置,通電一段時(shí)間后,記錄兩個(gè)玻璃瓶內(nèi)溫度計(jì)的示數(shù)
7、,并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論.
教師引導(dǎo)學(xué)生展示并總結(jié)實(shí)驗(yàn)方案,多媒體展示.
學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),教師巡視指導(dǎo).
【師生互動(dòng)歸納總結(jié)】
1.對(duì)同一電阻絲,在電流大小不變的情況下,通電時(shí)間越長,煤油的溫度越高表明電流產(chǎn)生的熱量越多.
2.對(duì)同一電阻絲,在通電時(shí)間相同的情況下,通電電流越大,煤油的溫度越高,表明電流越大,電流產(chǎn)生的熱量越多.
3.在通電電流大小不變,通電時(shí)間相同的情況下,電阻越大,煤油的溫度越高,表明電阻越大電流產(chǎn)生的熱量越多.
教師引導(dǎo)學(xué)生交流討論,對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估.
師 實(shí)驗(yàn)中,玻璃瓶內(nèi)為什么裝煤油,而不用水?
生:因?yàn)槊河偷谋葻崛菪?,吸收相同的熱量,溫度變化明顯,從
8、而使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,另外煤油不導(dǎo)電,還能防止漏電.
師 實(shí)驗(yàn)中,怎樣表示電流產(chǎn)生的熱量的多少?這用到了什么科學(xué)方法?請(qǐng)?jiān)倥e一例.
生:用溫度計(jì)示數(shù)變化的多少表示電流產(chǎn)生熱量的多少,用到的科學(xué)方法是轉(zhuǎn)換法,如探究動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)時(shí),用木塊被鋼球撞出的距離表示鋼球動(dòng)能的大小.
師 實(shí)驗(yàn)(三)中,為什么要將兩電阻絲串聯(lián)?
生:由于影響電熱大小的因素有多個(gè),所以必須采用控制變量法,才能探究某一因素對(duì)電熱的具體影響.例如,探究電阻大小對(duì)電熱的影響時(shí),必須控制電流和通電時(shí)間相同,當(dāng)兩電阻絲串聯(lián)時(shí),可以絕對(duì)保證電流大小和通電時(shí)間相同.
【課堂訓(xùn)練】教師引導(dǎo)學(xué)生做對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)中的題目.
焦耳
9、定律
學(xué)生小組內(nèi)部討論交流,回答下列問題,教師指導(dǎo)訂正.
師 什么是焦耳定律?其公式及各物理量單位如何?
生:英國物理學(xué)家焦耳通過大量的實(shí)驗(yàn)于1840年最先精確地確定了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比的結(jié)論,這與我們剛才得出的電熱與電流、電阻的關(guān)系是一致的,于是人們?yōu)榱擞涀∷?,把這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律.
公式:Q=I2Rt.
單位:電流I——安培(A),電阻R——?dú)W姆(Ω),時(shí)間t——秒(s),熱量Q——焦耳(J).
師 電器設(shè)備消耗的電能W與電流產(chǎn)生的熱量之間有怎樣的關(guān)系?
生:
(1)純電阻電路中(如電烙鐵、電熱毯等電熱器),消
10、耗的電能W等于產(chǎn)生的電熱Q;可以用Q=W=UIt=Pt=I2Rt=U2/Rt計(jì)算電熱.
(2)非純電阻電路中(如電動(dòng)機(jī)),消耗的電能W大于產(chǎn)生的電熱Q.只能用Q=I2Rt計(jì)算電熱.
【課堂訓(xùn)練】
教師引導(dǎo)學(xué)生做對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)中的題目.
【課堂小結(jié)】
教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)本節(jié)課學(xué)到了什么.
【課后作業(yè)】
1.請(qǐng)同學(xué)們完成課本P133作業(yè)1 2 3 4
2.請(qǐng)同學(xué)們完成對(duì)應(yīng)練習(xí)冊(cè)中的題目.
【課后作業(yè)答案】
1.3.63×105
2.C 3.B
【本章練習(xí)答案】
1.C 2.D 3.C 4.A 5.C 6.B 7.410
1.本節(jié)課的設(shè)計(jì)要體
11、現(xiàn)從生活走向物理,從物理走向社會(huì)的基本理念,注重科學(xué)的探究,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣.
2.本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān).對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要放開讓學(xué)生自己做,實(shí)踐發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思路有局限于課本上某個(gè)實(shí)驗(yàn)的傾向,所以要設(shè)計(jì)一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)情景,注意讓學(xué)生的思維散開,發(fā)揮其主動(dòng)性.在教學(xué)過程中要讓學(xué)生參與討論,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與思維分析能力,培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力,并將所學(xué)到的知識(shí)與實(shí)際相聯(lián)系,使學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用.
3.電熱與電流的二次方成正比是初中學(xué)生第一次接觸,有一定的難度,教師只作簡單介紹,留在高中再進(jìn)一步探究驗(yàn)證.對(duì)于純電阻電路的理解,先從電爐和電風(fēng)扇工作時(shí)能的轉(zhuǎn)化入手,再講述概念,不空洞,學(xué)生易接受.
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