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視頻標簽：電熱器,電流的熱效應
所屬欄目：初中物理優質課視頻
視頻課題：蘇科版物理九下15.3電熱器電流的熱效應-江蘇省 - 常州
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教材分析
從生活中常見的電熱器入手,讓學生形成一種認識,電流在通過用電器做功時一定會放出熱量。進一步,從生活經驗出發,引導學生猜測電熱的多少與哪些因素有關,從而迅速地切入正題——用實驗的方法研究電熱與電流、電阻和時間的關系。這樣做的好處是體現了物理知識“從生活中來”的指導思想,也體現了物理研究問題的方法。在教學中如何巧妙地啟發學生的思維,點燃他們的方案設計的熱情,這中間要靠教師善于發現學生思維上的盲點和閃光點,逐步引領學生完善實驗的設計。
2教學過程
2.1第一學時
2.1.1教學目標
(一)知識與技能
1、知道電流的熱效應.
2、理解焦耳定律的內容、公式、單位及其應用。
(二)過程與方法
1、通過探究“電流通過導體產生的熱量跟那些因素有關”初步培養學生發現、研究、解決問題的能力。
2、培養學生運用焦耳定律解決一些簡單實際問題的能力。
3、注意對學生進行研究方法(控制變量法、轉換法)的培養。
(三)情感態度價值觀
1、通過經歷科學探究的過程,使學生認識實驗對人們獲取科學理論的重要價值。
2、通過對所學知識的應用,體會物理知識來源于生活,服務于社會的理念。
3、使學生通過對英國物理學家焦耳的了解,受到其刻苦鉆研精神和嚴謹科學態度的感染和熏陶。(在探究實驗的基礎上引出焦耳定律,理解焦耳定律的內容、公式、單位及其應用。)
2.1.2學時重點
實驗探究電熱與通過導體的電流、電阻、時間的關系。
2.1.3學時難點
在探究過程中,領會、落實控制變量以及對比觀察的基本方法,用焦耳定律解釋生產和生活中的一些現象。
2.1.4教學活動
活動1【導入】創設情景，引入新課
引導學生根據日常生活中的現象進行分析:
1、根據上周首屆物理節的一個創新小實驗。教師演示,你看到了什么?說明了什么?能量是如何轉化的?為什么中間先冒煙?這個裝置是電熱器嗎?(問題催發了學生的學習興趣及探究的欲望。)
2、生活中的一些現象告訴我們,電熱與三個物理量電流、電阻、通電時間有關,你能否用所學的知識推導電熱與這三個因素的關系?(問題促進了學生理性的思考。)
活動2【活動】提出猜想，理論推導
生活中的一些現象告訴我們,電熱確實與三個物理量電流、電阻、通電時間有關,你能否用所學的知識推導電熱與這三個因素的關系?(學生思考推導)
理論推導:當滿足條件,當消耗的電能全部轉化為內能(電熱)時,有Q=W (全部轉化)
W=UIt,且U=IR ∴Q=W=Pt=UIt=I2Rt ∴Q=I2Rt
活動3【活動】設計方案，實驗驗證
提出問題:如果我們能通過實驗來證明電熱確實與這三個因素有關,那么就達到了實驗與理論的完美統一!
提出問題:當電熱可能同時與電流、電阻、通電時間三個因素有關時,可以用什么方法去研究?怎樣研究?嘗試畫出實驗電路圖。你可以用什么方法來顯示出電熱的大小?可以自選器材。
學生設計實驗,交流方案
通過學生討論研究設計出實驗電路圖:讓一組學生把本組設計的電路圖畫在黑板上,并進一步說明如何分別控制變量進行實驗。
(上臺展示的學生用了書上加熱液體通過溫度變化來顯示電熱的方法,下面的同學補充了容器內的空氣的受熱膨脹使U型管中液面高度差發生變化,還有一組創新使用了溫度升高使物質在溶液中溶解度增大的方法。在短時間內學生用了三種電路圖解決了同一個問題,用了三種發上的方法解決了電熱的顯示問題。)
(設計思路:引導學生分析研究多變量問題的方法--控制變量法,并在實驗過程中具體使用,對學生進行研究方法的指導與引導。啟發學生提出創新性的問題,注重學生的獨立意識和個性發展,允許他們的“針鋒相對”,善待他們的“天馬行空”,使學生的主體地位得到了充分體現,學習素養得到了提升。吳加澍說,實驗探究要“三問”: 這個實驗應該怎樣做?——知其然 ;這個實驗為什么這樣做?——知其所以然;這個實驗還可以怎樣做?——知其所盡然。我希望我的學生能夠這樣想這樣做,所以即使時間緊張,我也盡量創造條件給學生這樣的一個平臺。))
教師介紹實驗器材,實驗原理,引導學生觀察實驗得出實驗結論。
① 研究電熱Q跟電阻R的關系:當電流I、通電時間t相同時,電阻R越大,產生的電熱Q越多。
② 研究電熱Q跟電流I的關系:當電阻R、通電時間t相同時,電流越大,產生的電熱Q越多。
③ 研究電熱Q跟通電時間t的關系:當電流I、電阻R相同時,通電時間越長,產生的電熱Q越多。
我們的實驗初步證實了我們的理論推導!
由于實驗中存在較多的實驗誤差,我們無法進行更精確的測量……
介紹焦耳定律:焦耳定律是英國物理學家焦耳經過無數次實驗探索總結出來的。我們不僅要學習他發現的定律,而且要學習他的刻苦鉆研的精神。
(1)內容:電流通過導體時產生的熱量,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。注意:“電流產生的熱量Q與電流的二次方I2成正比”的含義是:當I1=2I2時,Q1=4Q2
(2)公式:Q=I2Rt
(3)單位:I-安培,R-歐姆,t-秒,Q-焦耳。
(4)說明:焦耳定律是從實驗中總結出來的規律,它適用于任何情況下的電熱的計算。
活動4【活動】實踐應用，服務生活
電流通過導體都要產生熱量,有些設備是利用了電流通過導體產生熱量,有些設備在工作時電流通過導體產生熱量是有害的,為了更好的讓電熱為人類服務,又要減少電熱對人類造成的危害。現在我們利用所學的焦耳定律來解決一些實際問題。
引導學生運用本節課研究的結論解決實際問題。
1、取暖器中的電熱絲通電一段時間后電熱絲熱得發紅,而導線卻不怎么熱,為什么?
取暖器中的電熱絲能用超導體來制作嗎?為什么?
2、你認為電熱絲的制作材料需要有什么特點呢?連接用的導線材料需要有什么特點?
(設計思路:通過對實際問題的分析、討論,材料的選擇運用,提高學生運用物理知識解決實際問題的能力。進一步加深學生對物理知識的理解。)
活動5【活動】深度研討 拓展延伸
深度探究的問題依舊來自于學生
(1)兩個阻值不同的電阻串聯的時候,電阻大的電熱大。但兩電阻并聯的時候,電阻大的電熱小,它們矛盾嗎?(善問者:劉沁園)
(2)電路消耗的電能與電流產生的熱量有何區別與聯系?兩者什么時候相同,什么時候不同?
(善問者:殷禧陽)
第一個問題:Q與I、R有關系,R越大Q越大;Q與u、R有關系,R越小Q越大;Q與I、U有關系,I、U越大Q越大。前面的就矛盾了?有時候,R越大,Q越大;有時候,R越大,Q越小。哈哈,太有意思了!這么強烈的反差,是多么有趣而且多么驚險啊!我們是走向了混亂還是走向了哲學?其實途徑是不一樣的,但應當是統一的的。只要是純電阻,都是可以成立的。至于為什么一會是正比例一會是反比例,那是因為條件不一樣的。
第二個問題也是學生相當困惑的。學生嘗試解答,教師呢適時的點拔、引導、解惑就可以了。
(問題來自于學生,解決問題還是交給學生,通過問題的解決實現了學生的有序思維、有序表達、有序傾聽。)
活動6【活動】構建模型 分析提煉
播放電動機不轉時,機械能全部轉化為內能的視頻
活動7【練習】當堂檢測鞏固學
1、假設所有導體都沒有電阻,當用電器通電時,下列說法正確的是 ( )
A.白熾燈仍然能發光 B.電動機仍然能轉動
C.電飯鍋仍然能煮飯 D.電熨斗仍然能熨燙衣服
甲 乙
2、標有“220V 100W”字樣的電風扇、電視機、電烙鐵、節能燈正常工作相同時間,消耗電能最多的是( ) 產生熱量最多是( )
A.電風扇 B.電視機 C.電烙鐵 D.節能燈 E.一樣多
3、如圖所示,是研究電流熱效應的部分實驗電路,甲電阻絲的阻值小于乙電阻絲的阻值。比較通電后兩根電阻絲各自兩端的電壓U甲、U乙以及它們在相同時間內分別產生的熱量Q甲、Q乙的大小,下面關系中正確的是:( )
A.U甲=U乙,Q甲=Q乙 B.U甲Q乙
C.U甲U乙,Q甲
4、用如圖所示的實驗裝置探究“電流通過導體產生的熱量與電阻的關系”。
⑴實驗中通過觀察 來比較電流產生的 熱量的多少;
⑵為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產生熱量的多少,甲乙兩瓶中要裝入 相同 、 相同的同種液體。為了較短時間達到明顯實驗效果,液體用 (煤油/水);
⑶為達到實驗目的,選用的兩電阻絲的阻值 ;
⑷實驗結論是
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