初中物理沪科版九年级全册第四节 科学探究：电流的热效应教学设计

第四节　科学探究:电流的热效应

◇教学目标◇

【知识与技能】

1.知道电流的热效应及其应用。

2.知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。

3.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。

【过程与方法】

1.让学生经历“观察—猜想—实验—归纳”的教学过程，探究决定电热多少的因素。

2.通过观察分析，推导焦耳定律，培养学生合作交流、逻辑推理的能力。

【情感·态度·价值观】

通过探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的定性关系，在此基础上理解焦耳定律，体验人们获取科学理论的过程及其价值。电热既有有利的一面，也有有害的一面，有利的加以利用，有害的就要避免，由此可对学生进行辩证唯物主义教育。

◇教学重难点◇

【教学重点】

探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，焦耳定律的内容、公式及其应用。

【教学难点】

焦耳定律公式的适用条件、电功与电热的关系推导。

◇教学过程◇

一、新课导入

给电炉通电，一段时间之后，电炉热得发红，如图所示，而跟电炉串联的导线却不怎么热，这是怎么回事呢?

二、教学步骤

探究点1　电流的热效应

[阅读课本]P129 “电流的热效应”。

[思考](1)什么是电流的热效应?

(2)猜想:电流产生的热量与哪些因素有关?

(3)怎样探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系?实验中应用到哪些器材?实验应怎样操作?

(4)实验中是通过观察什么知道电流产生了热量及产生热量多少的?

[提示](1)电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象。

(2)电流产生的热量可能与电流大小、电阻大小和通电时间有关。

(3)实验:探究电流产生的热量与哪些因素有关。

如图所示，烧瓶甲、乙中盛有等质量的煤油，温度计显示煤油的温度。烧瓶甲中是铜丝，电阻较小，烧瓶乙中是镍铬合金丝，电阻较大。两瓶中金属丝串联起来接到电源上。

①固定一个烧瓶进行观察，在不同的时间内，观察烧杯中煤油温度上升的多少，你从中得出什么结论?

②固定一个烧瓶进行观察，调节滑动变阻器的滑片，分别使电路中的电流减小或增大，在相同的时间内，观察哪种情况下烧瓶中的煤油温度上升得多，你从中得出什么结论?

③电流和通电时间相同时，观察哪个烧瓶中的煤油温度上升得多，从中得出什么结论?

　　(4)

　　[归纳提升]“控制变量法”:电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关，在探究电流产生的热量与这些因素的关系时，应用控制变量法设计实验。

“转换法”:实验中，用温度计的示数变化表示电阻产生的热量及产生热量的多少，这种研究问题的方法称为转换法。

探究点2　焦耳定律

[阅读课本]P132 “焦耳定律”。

[思考]焦耳定律的内容是什么?用公式怎么表示?单位是什么?

[提示]

　　[小组讨论](1)电热与电能有什么关系?

(2)怎样推导焦耳定律?

(3)电热既有有利的一面，也有有害的一面，有利的一面就加以利用，如制成电热器，有害的一面就加以预防。那么，家用电器是怎样防止电热带来的危害?

[分析](1)电热与电能的关系:

①纯电阻电路中电热与电能的关系:在电路中接入的如果是电炉、白炽灯、电烙铁等“纯电阻”的用电器，电流通过时，用电器消耗的电能全部转化为内能，此时电能和电热的计算相同，即W=Q=UIt=I2Rt=t。

②非纯电阻电路中电热与电能的关系:在电路中接入的如果是电动机、充电的蓄电池等，电流通过时，用电器消耗的电能大部分转化为机械能、化学能，只有一部分电能消耗在导线上转化为内能，电热Q只占电能W的一部分，就有W>Q。

(2)焦耳定律的推导:电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt。

根据欧姆定律可知，U=IR，用IR换下U，就得到Q=I2Rt。

(3)电热器:利用电来加热的设备。家用电器防止电热带来危害的措施:用电器后盖设置散热窗、用电器中安装小风扇等。

三、板书设计

第四节　科学探究:电流的热效应

1.电流的热效应

(1)概念:电流通过导体时电能转化为内能的现象

(2)决定电热多少的因素

(3)研究方法:控制变量法、转换法

2.焦耳定律

3.电热器

(1)概念:用电来加热的设备

(2)防止电热带来危害的措施

◇教学反思◇

　　对于电热的应用，学生有丰富的生活经验，为此，可提供器材，然后把这一节内容放手让学生自学，由学生独立解决设计，完成实验报告。由于只是定性结论，学生很容易得出结果，问题难度不大。学生正是有了这样的探究观，进而再引出这几个物理量之间的定量描述——焦耳定律，符合科学探究规律，对新知识的学习自然也就水到渠成。