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课题

第八章:电功率    第四节:电与热

学习

目标

知识目标:

 

1.知道电流的热效应;

 

2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。

过程方法:

 

知道科学研究中常用的等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。

情感目标:

 

通过对焦耳生平的介绍,培养学生热爱科学,勇于克服困难的决心和信心。

学习重点

电流的热效应跟电阻大小的关系

学习难点

实验操作

教学方式

演示法、观察法、讨论法。

教具与

媒体

电流的热效应演示器一台,220V电源、火柴、电阻丝、泡沫塑料块等及多媒体。

 

一、创设情境,引入新课 

老师出示一些电器的图片,让学生观察。

 

〖提出问题〗:

 

①比较它们有何不同?

 

②灯泡发光一段时间后,用手触摸灯泡,有什么感觉?为什么?

 

③电风扇使用一段时间后,用手触摸电动机部分有什么感觉?为什么?

 

④电能在转化为其他形式能的时候,为什么都要发热?影响它们发热的因素是什么?

 

⑤它们发热时有什么规律?

 

二、进入新课,科学探究

 

(一)电流的热效应 

电流通过导体时,电能要转化成热,我们把这种现象叫做电流的热效应。

 

()探究:电流产生的热跟哪些因素有关呢

 

【猜想】

 

1.可能与电压有关,因为电压越大,电炉中产生的热越多;

 

2.可能与电阻有关,因为电炉丝发热,而跟电炉丝相连的铜导线却不太热;

 

3.可能跟电流有关,因为常听说,电流大容易引发火灾。

电流、电压和电阻三个量之间是有联系的,明确了二个量就可以再确定另外一个量,故我们研究电流、电阻与导体产生热量的关系就可以了。

 

学生观察

学生回答

 

 

 

学生尝试回答

 

 

 

 

学生回答

 

 

师生讨论

 

注意从众多的用电器工作时的特点 中把电与热抽出来

 

 

 

发动学生猜想越充分越好

 

【设计实验】应采用控制变量的方法

 

1.如何控制电流一定时电阻的变化?

 

2.如何控制电阻一定时电流的变化?

 

3.如何比较电流产生热的多少?(转换的思想)

 

〖方案〗

 

第一次实验:把两个电阻放在煤油中或密闭的空气盒中,使之它们产生的热对煤油或空气加热。使两电阻丝串联,以保证它们的电流相等;让甲瓶的电阻相对乙瓶中的较大,观察两瓶中煤油或空气的膨胀程度,如图1所示。

 

 

第二次实验:欲使其电阻一样,电流不等,可以在两个相等的电阻上再并联一个等值的电阻丝,则干路和支路上的电流不相等,如图2所示。

 

【进行实验】

 

1.被加热的物质是煤油。

 

介绍课本上实验。

 

2.被加热的物质是空气。

 

老师使用电热效应演示器一台进行演示,学生观察。

 

3.〖视频播放〗:用凡士林将火柴粘在串联的电阻丝上,接通电源,过一会儿发现,电阻大的火柴先掉下。

 

 

4.用两段不同材料电阻丝和一根长竹片制成的弓型的电热锯,串联后接入电压为4~6 V的蓄电池组上.切割泡沫塑料。感觉电阻丝细的部分切割快,而粗的部分切割迟钝。

 

【分析论证】

 

1.在通电电流一定的条件下,电阻越大,电流产生热的功率就越大,精确的实验表明:电流产生热的功率与电阻成正比。

 

2.在电阻一定的条件下,电流越大,电流产生热的功率也越大,大量的精确实验表明:电流产生热的功率与电流的平方成正比。

 

【结论】

 

上述关系式用公式表示为P=I2R

 

()理论上对该表达式的推导 

P=UI与欧姆定律的变形式U=IR综合得出P=I2R

 

()焦耳定律 

英国物理学家焦耳通过大量的实验于1840年最先精确地确定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,跟通电时间成正比的结论,这与我们刚才得出的发热功率与电流、电阻的关系是一致的,于是人们为了记住他,把这个规律叫做焦耳定律。其公式为Q=I2Rt

 

公式中的电流I的单位要用安培(A),电阻R的单位要用欧姆(Ω),通过的时间t的单位要用秒(s)这样,热量Q的单位就是焦耳(J)。

 

介绍焦耳的生平,对学生进行爱科学的教育,激发学生的学习积极性。

 

()电热的利用和防止 

1.任何用电器工作时都是产生电热。因为用电器都是由一定阻值的导体组成的,导体中或多或少在都有电阻,所以电流通过这些电阻时都会发热。

 

2.电热的利用

 

凡是加热的装置都利用了电热。请大家举一些实子说明。

 

3.电热的防止

 

不是想把电能转化为热能,而是想转化为机械能、化学等装置的用电器都需要防止电热的产生。

 

如电视机的散热窗、电动机的散热风扇等。

 

三、思考与练习()

 

学生回答

 

 

师生讨论得出

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

老师演示

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生回答

 

 

 

 

 

 

师生总结

 

师生推导

 

 

师生讨论得出

 

 

 

 

 

 

 

 

 

师生讨论

 

 

 

学生举例

 

控制变量的思想一定要体现出来

 

 

 

 

通过画出其本质的电路图,让学生了解更清楚

 

 

 

 

所提供的这些实验可做为参考,如果不能都做,向学生介绍一下也可以,学生会很有启发的

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

公式表示体现了简约性

 

 

焦耳定律应该在此向学生展示一下

 

 

 

 

 

 

 

培养学生运用辩证眼光看问题的意识

 

 

 

 

 

本节课我们学习了电热产生的原因,及影响电热产生多少的因素,电热的利用和防止等知识。

 

实验的设计时我们一定要有控制变量的思想,在说明一个物理量与另一个物理量之间关系时,一定要强调其条件,是在什么量不变的情况下才有这样的关系,使自己的叙述更加严密。

 

焦耳定律的内容与该节知识很贴近,我们略一转化就可以得出焦耳定律的内容。但本质上电流产生的热与电阻的关系更具有简单易记、精确明了的特点,只不过它没有了著名物理学所赋予的光环。

作业

动手动脑学物理:①、②。

 

 

 

 

 

第四节:电和热

 

一、电流的热效应:电流通过导体时,电能要转化成热

 

二、探究:电流产生的热与哪些有关

 

1.猜想;2.设计实验;3.进行实验;4.分析论证;5.结论。

 

三、理论上对公式的推导

 

四、焦耳定律

 

五、电热的利用和防止

 

 

 

这是一节实验应用课,其中的理论需要实验验证,得出的理论又要在生活中加以印证,所以该课的内容多,需要教师及时转换的角色也多。

 

1.实验的猜想既要注意挖掘学生的不同观点,又要将这些观点注意引导到我们所要探究的因素上。

 

2.对实验的设计要放开让学生自己做,实践发现学生的思路有局限于课本上那个实验的倾向,所以要设计一个良好的情景很是重要。注意让学生的散开,发挥其主动性。

 

3.验证该关系的实验很多,我们一定要根据条件安排好,能让学生做的尽量让学生动手,我感觉演示也能很好地说明问题,提高实验的质量。

 

4.虽然课本中没提到焦耳定律,但顺便讲一下还是很有好处的,所占时间不多,但对学生来说,收益却很大。

             

 

    
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