初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第4节 焦耳定律表格教案及反思

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第4节 焦耳定律表格教案及反思，共6页。教案主要包含了新课引入，讲授新课，课堂小结，板书设计等内容，欢迎下载使用。
第十八章 第4节 焦耳定律
1课时
授课教师
授课类型
新授课
教学目标
1.通过生活实例，认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上推导出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。
重点难点
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。
教学方法
通过生活实例，认识电流的热效应；经历实验设计探究过程，让学生学会用控制变量法与转化法设计分析实验，通过学生之间的分享，学会准确表述实验结论；鼓励学生观察生活中的现象，举例说明电热的危害和防止的生活实例。
教学准备
课件、白炽灯、学生稳压6V电源、焦耳定律演示板、学生分组实验器材。
教学过程
一、新课引入
情境引入：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、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？
我们这节课就来一起学习相关知识，解决这一问题。
二、讲授新课
知识点一 电流的热效应
课件展示：电饭锅、取暖器、电炉丝、电铬铁……
这些用电器工作时有什么共同特点？发生怎样的能量转化？
参考答案：这些用电器工作时都会产生热。将电能转化成内容。
建构概念：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应。
实验探究：电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关
提出问题：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？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？
学生合作探究，小组交流，得出结论。
作出猜想：电热可能跟电流、电阻、通电时间有关。
设计实验：要研究电流通过电阻产生热量与电阻、电流的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？要用到什么探究方法？学生阅读课本相关内容，回答以上问题，同学们讨论交流确定实验方案。
教师点拨：科学方法
①在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”时，有多个影响因素，所以应采用控制变量法。
②利用空气受热膨胀，挤压液体使液面上升，来显示电流产生的热量的多少，即利用U形管中液面高度差来反应温度变化，运用了转换法。
进行实验：
(1)探究电热与电阻的关系
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的多少？
④设计实验数据记录表格
接通电路，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？
实验结论：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。
（2）探究电热与电流的关系
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？
实验结论：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。
（3）探究电热与通电时间的关系
对比上述实验中的某一根电阻丝，发现不同通电时间，产生的热量有什么不同？
通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。
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。
知识点二 焦耳定律
自主学习：引导学生阅读课本“焦耳定律”相关内容，知道焦耳定律的内容及表达式。
建构概念：
（1）焦耳定律内容：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）公式及单位：Q =I2Rt
Q——电热——J I——电流——A
R——电阻——Ω t——时间——s
思维拓展:
问题：电功是电流做功，电热是电流产生的热量，那么电热与电功的有什么关系？鼓励学生分类讨论，得出结论。
结论：
（1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而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 = UIt = I2Rt。
例如，电暖器，电饭锅，电炉子等。
(2)当电流通过导体时，如果电能只有一部分转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能量，那么电路中产生的热量Q 就小于消耗的电能W，即W > I2Rt
例如，电风扇工作时，将电能转化为内能和机械能。这一类电路中Q < W。
学以致用：解释本节课刚开始提出的问题，为什么电炉丝很热而导线不热？
答案点拨：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。导线的电阻很小，而电炉丝的电阻很大，由欧姆定律可知，当通过的电流相等、通电时间相同时，电炉丝很热，而导线却不热。
想想议议：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？
答案点拨：不矛盾。前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同；两者并不矛盾，只是它们成立的前提条件不同。
知识点三 电热的利用和防止
过渡问题：同学们在生活中发现哪些情况下我们在利用电热，哪些情况下我们又在防止电热？请举例说明。
课件展示：
（1）利用课件展示电热利用的实例图片，各种电热器，如热水器、电饭煲、电熨斗等用来加热，利用电热孵化器孵小鸡。
说明利用电热的优点。电热器清洁卫生，没有污染，热效率高，有的还可以方便地控制和调节温度。
（2）防止电热过高的例子：电视机、电脑安装散热装置。在电动机里，电流主要是用来做机械功的，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高，温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。为此有的电动机里装有风扇，电动机的外壳做成漏空状，都是为了加快散热。
三、课堂小结
回顾本节课你学到了什么？梳理本节知识要点。
四、板书设计
第4节 焦耳定律
一、电流的热效应（电能转化为内能）
二、焦耳定律
1.内容:
2.表达式: Q=I2Rt
三、电热的利用与防止
教学设计反思
教与学是一个相互配合、不可分割的有机整体，根据本节课的内容和特点，准备采用多媒体课件展示、演示实验等探究、启发式教法学法，引导学生观察、讨论、分析、类比、推理完成教学任务。