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2019-2020年九年級科學上冊 5.3 能量的轉(zhuǎn)化與守恒3.7電熱器第7節(jié)電熱器教案 浙教版 【教學目標】 1、 進一步認識電流的熱效應。 2、 知道電流的熱效應跟哪些因素有關。 3、 在觀察實驗得出結論的基礎上，了解用控制變量法研究焦耳定律。 4、 理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運用。 5、 了解通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題（大膽猜測結果）并通過實驗驗證與理論推導來解決問題的科學探索方法。 6、 激發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。 【教學重點】理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運用 【教學難點】理解焦耳定律 【教學過程】 創(chuàng)設情境、提出課題 問題1.燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱的發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？ 問題2.假如在照明電路中接入大功率的電路中，電線將顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。這又是為什么？ （教師指出，這些都與電流的熱效應有關） 教師：什么是電流的熱效應？ 導體中有電流通過的時候，導體要發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。 教師：你能列舉生活中利用電流的熱效應的例子嗎？ 電流熱效應的應用 教師：電流產(chǎn)生的熱量跟那些因素有關呢？ 進行猜想、提出假設 教師：請同學們猜想一下，通電導體放出的熱量可能與哪些因素有關呢？ 電流產(chǎn)生的熱量可能與電流的大小、導體電阻的大小以及通電時間的長短有關。 教師：這個猜想是否正確呢？ 設計實驗、驗證假設 教師：請同學們討論一下研究的方法 在三個因素中先固定兩個因素，改變第三個因素，觀察導體放出的熱量與這個因素有什么關系，這種方法叫做控制變量法。 焦耳定律演示實驗（出示焦耳定律演示器） 介紹實驗原理，然后問：主要觀察什么？（兩個管中液柱移動的情況） 教師演示實驗，記錄下在同一時刻兩個管中液柱移動的情況。 第一次實驗：在通電電流和通電時間相同的條件下，研究電流產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系。 第二次實驗：在電阻和通電時間相同的條件下，研究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關系。 （引導學生分析） ① 第一次實驗。什么相同？什么不同？說明什么？引導得出結論。 ② 第二次實驗。什么相同？什么不同？說明什么？引導得出結論。 ③ 問：上述實驗中，若通電時間越長，管中的紅墨水柱移動的距離將會怎樣？ 歸納總結、得出結論 結論1.在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 結論2.在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 結論3.在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多。 （引導學生得出結論） 師生共同歸納，教師指出，英國物理學家焦耳通過大量的實驗，于1840年精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關系，即焦耳定律。 內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。 公式： 單位：I—安，R—歐，t—秒，Q—焦。 說明：焦耳定律在實驗的基礎上得出的，在此可向?qū)W生講一些有關焦耳的故事，以激發(fā)學生勤奮學習，不怕困難，勇于攀登的精神。 （根據(jù)電功公式和歐姆定律推導焦耳定律） 若電流做的功全部用來產(chǎn)生熱量， 即 Q=W 又∵ W＝UIt 根據(jù)歐姆定律 U=IR ∴ Q=W=UIt=I2Rt 范 例 分 析 【例題】一根60歐的電阻絲接在36伏的電源上，在5分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？ 【解】 課 堂 討 論 （先由學生討論，然后在教師的引導下進行歸納） ①課文前面“？”中為什么“覺察不出和燈相連的電線發(fā)熱”？ 分析：因為電線和燈串聯(lián)，通過它們的電流是一樣大，又因為燈的電阻比電線的大得多，所以根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同時間內(nèi)電流通過燈產(chǎn)生的熱量比通過電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此，燈泡熱量發(fā)光，而電線卻感覺不到熱。 ②課文前面“？”中的和電爐相連的電線為什么顯著發(fā)熱？ 分析：照明電路的電壓是一定的，由P=UI可知，電路中接入大功率電爐時，通過的電流大，在電線的電阻相同的情況下，跟電爐相連的電線中通過的電流比跟燈泡相連的電線中通過的電流大得多。所以根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的時間內(nèi)，電流通過跟電爐相連的電線產(chǎn)生的熱量比通過跟燈泡相連的電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此跟電爐相連的電線顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。 ③討論課本本節(jié)中的“想想議議”，讓學生自己說。 討論小結：應用公式解釋判斷問題時，必須注意條件。 反 饋 練 習 1.電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟_________成正比，跟________成正比，跟________成正比。 2.指出焦耳定律公式中各物理量使用的單位。 3.一只“220V45W”的電烙鐵，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少？你能用幾種方法解此題？解題思路：（1） （2） （3） 【小資料】 焦 耳 焦耳（1818～1889），英國物理學家。他極力想從實驗上去證明能量的不滅。對發(fā)現(xiàn)和確立能量守定律作出了主要貢獻。 1840年，焦耳經(jīng)過了多次通電導體產(chǎn)生熱量的實驗發(fā)現(xiàn)電能可以轉(zhuǎn)化為熱能，并且得出了一條定律，導體在一定時間內(nèi)放出的熱量同電路的電阻以及電流強度二次方的乘積成正比，即焦耳定律。 焦耳并不滿足，在這一發(fā)現(xiàn)的基礎上，仍繼續(xù)探討各種運動形式之間的能量守恒和轉(zhuǎn)化的關系。1843年，發(fā)現(xiàn)了熱功當量，并測出其數(shù)值。1850年，他又寫了《論熱功當量》的論文，總結和分析了以往工作的結果。以后，焦耳繼續(xù)改進實驗方法，不斷提高實驗的精確度，最后得到熱功當量的值比現(xiàn)在的公認的值只小0.7%，從當時的條件來看，這樣的精確度是驚人的。焦耳在科學道路中勇于攀登，不怕困難，精益求精的精神，很值得大家學習。