初中物理沪科版（2024）九年级全册（2024）第十七章 电流做功与电功率第三节 焦耳定律教案设计

这是一份初中物理沪科版（2024）九年级全册（2024）第十七章 电流做功与电功率第三节 焦耳定律教案设计，共7页。教案主要包含了ppt3，ppt4，ppt5，猜想与假设，ppt6-7，设计实验，ppt8，ppt9等内容，欢迎下载使用。
课 题
第十七章 第3节 焦耳定律
课 型
新授课
教学目标
1.经历生活中案例，知道电流的热效应；通过探究电热与电阻、电流、时间的关系实验，建立 "Q∝I²Rt"的定量关系认知，能辨析电功率公式与焦耳定律的适用条件。
2. 经历"猜想→设计→数据分析→结论归纳"的完整实验流程，掌握控制变量法、转换法；会用焦耳定律解决实际问题。
3. 通过分析焦耳发现定律的过程，养成实证意识和坚持不懈的科学精神；结合电热器、散热设计的案例对比，形成"安全用电"和"趋利避害"的工程技术思维。
教学重点
通过探究电热与电阻、电流、时间的关系实验，建立 "Q∝I²Rt"的定量关系认知，能辨析电功率公式与焦耳定律的适用条件。
教学难点
学习完整的试验探究过程，会用焦耳定律解决实际问题。
教学方式
项目式学习法、小组合作探究法、情景教学法
教具学具
多媒体、实验器材
教学过程
设计
教师活动预设
学生活动预设
设计目的
【ppt3】
结合教材内容，及学生生活中的经历，引导学生对用电器的加热现象进行思考。
提问：同学们，你们家里都有哪些电器是可以用来加热的啊？
预设回答：家庭中各类用电器，有可加热的，可能还有非加热的。
提问：那我们以取暖器为例，思考一下，取暖器工作时，发热管内的金属丝通过导线接到电路里，为什么发热管热得发红，而导线却几乎不发热?
想一想，为什么有些用电器，通电之后会发热呢？
预设回答：发热管金属丝长度较长，而导线长度较短；发热管内的金属丝与导线内的金属丝材质不同；发热管内的金属丝和导线内的金属丝的电阻大小不同等。
因为用电器通电之后，有电流通过用电器中的部分零件。
提问：你们的猜想都很不错，发热管为什么会发热？而导线几乎不发热，这是什么现象？现在我们就来学习一下相关知识。
联想日常生活、
观察教材内容、
思考问题原因
联系生活
通过问题情景引入，提高学习兴趣
【ppt4】
板书：一、电流的热效应
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
举例：电热水壶、电饭煲、电熨斗等。
板书：电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。
（使学生自己能够从能量转换的角度，理解什么是电流的热效应，结合生活情景）
引发学生对生活中常见的用电器进行思考：
提问：这种用电器产生热量的多少跟什么因素有关呢？
【ppt5】
板书：1.探究电流产生的热量与什么因素有关
师生探讨：
（1）取暖器工作时，发热管温度高，导线几乎不发热，因此，电流的热效应可能与电阻大小有关。
（2）有电流通过导体时，导体才会发热，因此，电流的热效应可能与电流大小有关。
（3）用电水壶烧水时，通电越久温度越高，因此，电流的热效应可能与通电时间有关。
【猜想与假设】
（1）可能与电阻大小有关；
（2）可能与电流大小有关；
（3）可能与通电时间有关。
【ppt6-7】
【设计实验】实验方法
（1）控制变量法：
实验项目
电阻大小
电流大小
通电时间
探究电阻
改变
一致
一致
探究电流
一致
改变
一致
探究通电时间
一致
一致
改变
（2）转化法：
比较温度计示数的变化量判断电流做功的多少：温度的变化量越大，电流做功越多，产生的热量也就越多。
【ppt8】
【设计实验】实验电路
【ppt9】
【进行实验】实验过程
探究电流产生的热量跟电阻的关系
实验过程：将2段不同阻值的电阻丝(分别密封在装有等质量空气的2个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中)串联接入电路。闭合开关，通电一段时间，观察温度计示数的变化。
实验现象：电阻大的对应的温度计示数变化大一些。
实验结论：
板书：当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
【ppt10】
探究电流产生的热量跟电流的关系
实验过程：将2段相同阻值的电阻丝(分别密封在装
有等质量空气的2个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中)串联接入电路，在其中一个密闭容器外再并联一个阻值相同的电阻丝。闭合开关，通电一段时间，观察温度计示数的变化。
实验现象：电流大的对应的温度计示数变化大一些。
实验结论：
板书：当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。
【ppt11】
探究电流产生的热量跟通电时间的关系
实验过程：将2段相同阻值的电阻丝(分别密封在装有等质量空气的2个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中)分别接入电路，调节滑动变阻器滑片，使电流表示数相同，闭合开关，使两个电路通电时间不同，观察温度计的示数变化。
实验现象：通电时间长的对应的温度计示数变化大一些。
实验结论：
板书：当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
听讲 、思考、回答生活中有哪些电器通电后会伴有发热现象。
思考、讨论
思考、回答
听讲
思考、回答
理解实验设计原理
观看演示实验或视频
观察实验现象，分析得出实验结论
引入电流热效应实验探究，教师引导，学生交流
掌握实验探究的过程和方法
让学生深刻掌握实验过程。
掌握实验过程的注意事项
【ppt12】
讲述物理科学家焦耳的故事，引出焦耳定律，同时让学生体会物理学家严谨的科学态度和勇于探索、实践的精神。
板书：二、焦耳定律
1.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。
2.公式： Q = I2Rt
3.单位：
物理量
热量（电热）
电流
电阻
通电时间
表示
Q
I
R
t
单位
J
A
Ω
s
【ppt13】
板书：4.推导焦耳定律公式
电流通过导体，若消耗的电能全部转化成内能。即产生的热量Q就等于消耗的电能W：Q=W=UIt=IRIt=I2Rt
提问：现在你能解释引入部分的问题吗？
预设回答：导线内的金属丝电阻小，发热管内的金属丝电阻大，根据焦耳定律可知，电流相同、通电时间相同时，阻值越大，生热越多。
【ppt14】
板书：5.电路类型
（1）纯电阻电路：电流通过用电器，把电能全部转化为内能的电路。
可用公式W=UIt=Q=I2Rt进行相应问题求解
【ppt14】
（2）非纯电阻电路：电流通过用电器，除了把部分电能转化为内能，还转化成其他形式的能量，比如对外做功。
可用公式W=UIt=Q+W其他=I2Rt+W其他进行相应问题求解。
【ppt16】
提问：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？
预设回答：这一现象并不矛盾，关键在于理解电功率公式和焦耳定律的应用条件及相互关系。
(1)P=U2/R，若U一定,P越大，R越小，又Q=Pt，故单位时间内产生的热量越多。
比如：两灯泡是并联关系
(2)Q=I2Rt，若I一定，R越大，Q越大，故单位时间内产生的热量越多。
比如：两灯泡是串联关系
综上，两种表述分别适用于不同的电路条件：电功率公式适用于电压相同的并联电路，而焦耳定律在电流相同的串联电路中更直观。两者在各自适用的条件下都是正确的，并不矛盾。
根据实验结论得出焦耳定律。
听讲
推导公式
总结、归纳
思考、回答
掌握焦耳定律的内容、公式及单位。
学会推导
掌握焦耳定律的适用条件
学以致用、联系生活
【ppt17】
板书：三、电流热效应的应用和防止
1.电流热效应的应用
生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的鸡苗孵化器，都是利用电热的例子。
提问：你还能说出一些类似的用电器嘛?
【ppt18】
电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
【ppt19】
板书：2.电流热效应的防止
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：
电脑运行时要用微型风扇及时散热；电视机的后盖有很多孔等等。
电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要保证其稳定工作，就必须要有效地散热。
【ppt20、21、22】
知识迁移
【ppt23】
知识小结
【ppt24】布置作业。
思考 解答
练习
总结归纳
补充、总结
巩固所学
梳理知识，形成一个完整的知识体系，同时也可以帮助学生记忆。
板书设计
第3节 焦耳定律
一、电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。
1.探究电流产生的热量与什么因素有关
当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
当电流和电阻一定时，电流越大，产生的热量越多。
当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。
二、焦耳定律
1.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。
2.公式： Q = I2Rt
3.单位：
电流 I 的单位：A
电阻 R 的单位：Ω
时间 t 的单位：s
热量 Q 的单位是：J
4.推导焦耳定律公式：Q=W=UIt=IRIt=I2Rt
5.电路类型
（1）纯电阻电路：电流通过用电器，把电能全部转化为内能的电路。
W=UIt=Q=I2Rt
（2）非纯电阻电路：电流通过用电器，除了把部分电能转化为内能，还转化成其他形式的能量，比如对外做功。
W=UIt=Q+W其他=I2Rt+W其他
三、电流热效应的应用和防止
1.电流热效应的应用：电熨斗、电饭锅等。
2.电流热效应的防止：散热风扇等。