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[!--downpath--]周錦舉
區(qū)域：上海-廣州-永川
校區(qū)：鄭州市匯川區(qū)翔龍小學(xué)
共1節(jié)課
第 4 節(jié)焦耳定理
1 教學(xué)目標(biāo)
（一）知識與技能： 1、了解電壓的發(fā)熱效應(yīng)。
2. 在觀察和實驗的基礎(chǔ)上介紹焦耳定理。
（二）過程與技巧： 1、通過推導(dǎo)電功率的估算公式和焦耳定理，培養(yǎng)中學(xué)生的分析能力。
分析和推理能力。
2.了解焦耳定理的內(nèi)容、公式、單位及應(yīng)用。
(3)情感、態(tài)度和價值觀：提高動手觀察能力，激發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，理解數(shù)學(xué)與科技的聯(lián)系。 通過電能和其他形式能量的轉(zhuǎn)換和守恒，進(jìn)一步滲透辯證唯心主義教育。
2 學(xué)業(yè)情況分析
中學(xué)生學(xué)好這些知識是非常有必要的。 重點：理解電功率和電功率以及焦耳定理。 難點：幫助中學(xué)生理解電壓做功和電壓通過導(dǎo)體發(fā)熱的區(qū)別和聯(lián)系是本節(jié)教學(xué)的難點，避免中學(xué)生亂用公式。 重點：本節(jié)教學(xué)的重點是做好渾濁體放熱及成因相關(guān)的實驗。 在推導(dǎo)出焦耳定理后，介紹焦耳定理的公式及其在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。
3 重點難點
教學(xué)重點：①阻力概念的完善；
②通過實驗探索，了解決定導(dǎo)體內(nèi)阻的原因。
教學(xué)難點：通過實驗探索，了解內(nèi)阻與什么誘因有關(guān)。
4 教學(xué)過程 4.1 第一學(xué)期教學(xué)活動 1 [導(dǎo)言] 1
1.導(dǎo)入
問題：（1）燈泡點亮一段時間后，用手觸摸燈泡時感覺如何？ 為什么？
(2)電動吊扇使用一段時間后，用手觸摸電機(jī)部分感覺如何？ 為什么？
活動二【講座】2
(1) 示范實驗：
①介紹實驗裝置，告訴中學(xué)生RA>RB，RB=RC，通電后，IA=IB，IB<IC（I值可由電壓表指示得知）
②Q：這個實驗的目的是什么？ （研究電壓通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么感應(yīng)有關(guān)）hm
③Q：這個實驗的原理是什么？ 觀察什么？ 給中學(xué)生解釋一下：當(dāng)電壓通過內(nèi)電阻絲A、B、C時，電壓產(chǎn)生的熱量會使三個瓶子里的煤油溫度下降，體積膨脹，而液體瓶蓋中原本高度相同的柱子會逐漸升高。 電壓產(chǎn)生的熱量越多，液位就會上升得越高。 我們可以比較一下三個管子中液位上升時電壓產(chǎn)生的熱量。
④教師演示實驗，同時記錄三根管子中的煤油液位：hC>hA>hB。
三個條件：
第一個實驗：兩個串聯(lián)的電阻值電壓相同，加熱時間相同，A瓶的阻值比B瓶大，A瓶內(nèi)的煤油升得更高。 說明內(nèi)阻越大，電壓越高，發(fā)熱越多。
第二次實驗：待兩根玻璃管內(nèi)的液柱回落到同一高度后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，調(diào)高電壓，重做實驗，使通電時間與上次相同。 兩個實驗比較了A瓶前后煤油的上升高度，第二個十字煤油上升的高度越高，說明電壓越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
第三個實驗：如果延長通電時間，瓶內(nèi)的煤油升得更高，說明通電時間越長，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
⑤分析：
問題：比較兩瓶 A 和 B，哪些是相同的？ 有什么不同？ 解釋什么？
引導(dǎo)中學(xué)生回答：在通電電壓和通電時間相同的情況下，內(nèi)阻越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
問題：比較兩瓶 B 和 C。
（引導(dǎo)中學(xué)生回答：在內(nèi)阻和通電時間相同的情況下，電壓越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。班主任強(qiáng)調(diào)：進(jìn)一步研究表明，產(chǎn)生的熱量與電壓的平方。）
問題：在上面的實驗中，如果通電時間較長，瓶中的煤油會發(fā)生什么變化？ （中學(xué)生回答：越高） 引導(dǎo)中學(xué)生回答：在通電電壓和內(nèi)阻相同的情況下，通電時間越長，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
(2)師生共同歸納(班主任強(qiáng)調(diào)美國化學(xué)家焦耳通過大量實驗總結(jié)出焦耳定理)。
①內(nèi)容：電壓通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方成反比，與導(dǎo)體的電阻成反比，與通電時間成反比
②公式：Q=I2Rt。
③單位：IA、R-Ou、t-、Q-Jo。
注：焦耳定理是一個實驗定理，這里可以給中學(xué)生講一些焦耳的故事，以激發(fā)中學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、不怕困難、敢于攀登的精神。
(3) 根據(jù)電功率公式和歐姆定理，推導(dǎo)出焦耳定理。
如果電壓所做的功全部用于形成熱量，即Q=W。
而∵W=UIt，
根據(jù)歐姆定律 U=IR，
∴Q=W=UIt=I2Rt。
(4)強(qiáng)調(diào)：焦耳定理適用于任何家用電器的發(fā)熱量估算，Q=W=UIt=Pt=U2/Rt也可用于估算只有電壓發(fā)熱效應(yīng)的電路的發(fā)熱量。
活動 3 [活動] 示例
例1、“”電烙鐵在額定電流下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？ 你有多少種方法可以解決這個問題？
（在一定條件下，根據(jù)電功公式和歐姆定理公式，推導(dǎo)成焦耳定理公式。如果電壓通過導(dǎo)體，其電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而不會轉(zhuǎn)化為其他形式的電能）同時能量，即電壓所做的功全部用來形成熱量，這樣，電壓形成的熱量Q等于電壓所做的功W，即Q=WW =UIt，根據(jù)歐姆定律U=IR再引入焦耳定律Q=I2Rt，）
例2、電機(jī)正常工作時，線圈兩端電流為380V，線圈電阻為2Ω，通過線圈的電壓為10A。 電動機(jī)正常工作時，一秒鐘消耗的電能為___J，產(chǎn)生的熱量為___J。
活動四【練習(xí)】練習(xí)
課堂測量：
1、電壓通過導(dǎo)體時形成的熱量與導(dǎo)體的____成反比，與導(dǎo)體的____成反比。 這個定律叫做焦耳定理，數(shù)值表達(dá)式是。
2、電加熱器是由電壓的__作用制成的，其主要元件有。 電壓流過電加熱器所做的功全部用來形成____。
3、有兩根金屬內(nèi)阻線，內(nèi)阻分別為5Ω和15Ω。 將它們串聯(lián)起來，連接到一個電源的兩端。 它們的電壓之比為_____，同時形成的熱量之比為； 如果將它們并聯(lián)在同一電源的兩極之間，則通過它們的電壓之比為____，相等時間內(nèi)形成的熱量之比為____。
活動五【測試】總結(jié)
總結(jié)：在內(nèi)阻和通電時間相同的條件下，電壓越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。 進(jìn)一步的研究表明，產(chǎn)生的熱量與電壓的平方成反比。
活動六【作業(yè)】6
手術(shù)
1、同事做了一個“電蚊香”。 它的加熱裝置是一個阻值為1.0×104Ω的內(nèi)電阻。 將此電動滅蚊器連接到電源的兩端。 當(dāng)電源兩端的電流為220V時，1分鐘內(nèi)形成的熱量。
2、標(biāo)有“220V、500W”（又稱“快熱”）的電暖器，正常工作20分鐘后形成的熱量為焦炭。 如果電加熱器放出的熱量全部被水吸收，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓____下（填“能”或“不能”），將2千克20℃的水加熱至沸騰。
3、將電阻為R的電熱絲接入恒流電源，3分鐘即可燒開一杯水。 現(xiàn)在用一個2R的電阻值，再接到這個電源上，同樣的水可以__分鐘燒開。 將一杯水燒開。
第 4 節(jié)焦耳定理
課程設(shè)計 課堂記錄
第 4 節(jié)焦耳定理
一、第一學(xué)期教學(xué)活動 1 【導(dǎo)論】 1
1.導(dǎo)入
問題：（1）燈泡點亮一段時間后，用手觸摸燈泡時感覺如何？ 為什么？
(2)電動吊扇使用一段時間后，用手觸摸電機(jī)部分感覺如何？ 為什么？
活動二【講座】2
(1) 示范實驗：
①介紹實驗裝置，告訴中學(xué)生RA>RB，RB=RC，通電后，IA=IB，IB<IC（I值可由電壓表指示得知）
②Q：這個實驗的目的是什么？ （研究電壓通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么感應(yīng)有關(guān)）hm
③Q：這個實驗的原理是什么？ 觀察什么？ 給中學(xué)生解釋一下：當(dāng)電壓通過內(nèi)電阻絲A、B、C時，電壓產(chǎn)生的熱量會使三個瓶子里的煤油溫度下降，體積膨脹，而液體瓶蓋中原本高度相同的柱子會逐漸升高。 電壓產(chǎn)生的熱量越多焦耳定律熱量計算公式，液位就會上升得越高。 我們可以比較一下三個管子中液位上升時電壓產(chǎn)生的熱量。
④教師演示實驗，同時記錄三根管子中的煤油液位：hC>hA>hB。
三個條件：
第一個實驗：兩個串聯(lián)的電阻值電壓相同，加熱時間相同，A瓶的阻值比B瓶大，A瓶內(nèi)的煤油升得更高。 說明內(nèi)阻越大，電壓越高，發(fā)熱越多。
第二次實驗：待兩根玻璃管內(nèi)的液柱回落到同一高度后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，調(diào)高電壓，重做實驗焦耳定律熱量計算公式，使通電時間與上次相同。 兩個實驗比較了A瓶前后煤油的上升高度，第二個十字煤油上升的高度越高，說明電壓越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
第三個實驗：如果延長通電時間，瓶內(nèi)的煤油升得更高，說明通電時間越長，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
⑤分析：
問題：比較兩瓶 A 和 B，哪些是相同的？ 有什么不同？ 解釋什么？
引導(dǎo)中學(xué)生回答：在通電電壓和通電時間相同的情況下，內(nèi)阻越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
問題：比較兩瓶 B 和 C。
（引導(dǎo)中學(xué)生回答：在內(nèi)阻和通電時間相同的情況下，電壓越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。班主任強(qiáng)調(diào)：進(jìn)一步研究表明，產(chǎn)生的熱量與電壓的平方。）
問題：在上面的實驗中，如果通電時間較長，瓶中的煤油會發(fā)生什么變化？ （中學(xué)生回答：越高） 引導(dǎo)中學(xué)生回答：在通電電壓和內(nèi)阻相同的情況下，通電時間越長，電壓產(chǎn)生的熱量越多。
(2)師生共同歸納(班主任強(qiáng)調(diào)美國化學(xué)家焦耳通過大量實驗總結(jié)出焦耳定理)。
①內(nèi)容：電壓通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方成反比，與導(dǎo)體的電阻成反比，與通電時間成反比
②公式：Q=I2Rt。
③單位：IA、R-Ou、t-、Q-Jo。
注：焦耳定理是一個實驗定理，這里可以給中學(xué)生講一些焦耳的故事，以激發(fā)中學(xué)生刻苦學(xué)習(xí)、不怕困難、敢于攀登的精神。
(3) 根據(jù)電功率公式和歐姆定理，推導(dǎo)出焦耳定理。
如果電壓所做的功全部用于形成熱量，即Q=W。
而∵W=UIt，
根據(jù)歐姆定律 U=IR，
∴Q=W=UIt=I2Rt。
(4)強(qiáng)調(diào)：焦耳定理適用于任何家用電器的發(fā)熱量估算，Q=W=UIt=Pt=U2/Rt也可用于估算只有電壓發(fā)熱效應(yīng)的電路的發(fā)熱量。
活動 3 [活動] 示例
例1、“”電烙鐵在額定電流下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？ 你有多少種方法可以解決這個問題？
（在一定條件下，根據(jù)電功公式和歐姆定理公式，推導(dǎo)成焦耳定理公式。如果電壓通過導(dǎo)體，其電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而不會轉(zhuǎn)化為其他形式的電能）同時能量，即電壓所做的功全部用來形成熱量，這樣，電壓形成的熱量Q等于電壓所做的功W，即Q=WW =UIt，根據(jù)歐姆定律U=IR再引入焦耳定律Q=I2Rt，）
例2、電機(jī)正常工作時，線圈兩端電流為380V，線圈電阻為2Ω，通過線圈的電壓為10A。 電動機(jī)正常工作時，一秒鐘消耗的電能為___J，產(chǎn)生的熱量為___J。
活動四【練習(xí)】練習(xí)
課堂測量：
1、電壓通過導(dǎo)體時形成的熱量與導(dǎo)體的____成反比，與導(dǎo)體的____成反比。 這個定律叫做焦耳定理，數(shù)值表達(dá)式是。
2、電加熱器是由電壓的__作用制成的，其主要元件有。 電壓流過電加熱器所做的功全部用來形成____。
3、有兩根金屬內(nèi)阻線，內(nèi)阻分別為5Ω和15Ω。 將它們串聯(lián)起來，連接到一個電源的兩端。 它們的電壓之比為_____，同時形成的熱量之比為； 如果將它們并聯(lián)在同一電源的兩極之間，則通過它們的電壓之比為____，相等時間內(nèi)形成的熱量之比為____。
活動五【測試】總結(jié)
總結(jié)：在內(nèi)阻和通電時間相同的條件下，電壓越大，電壓產(chǎn)生的熱量越多。 進(jìn)一步的研究表明，產(chǎn)生的熱量與電壓的平方成反比。
活動六【作業(yè)】6
手術(shù)
1、同事做了一個“電蚊香”。 它的加熱裝置是一個阻值為1.0×104Ω的內(nèi)電阻。 將此電動滅蚊器連接到電源的兩端。 當(dāng)電源兩端的電流為220V時，1分鐘內(nèi)形成的熱量。
2、標(biāo)有“220V、500W”（又稱“快熱”）的電暖器，正常工作20分鐘后形成的熱量為焦炭。 如果電加熱器放出的熱量全部被水吸收，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓____下（填“能”或“不能”），將2千克20℃的水加熱至沸騰。
3、將電阻為R的電熱絲接入恒流電源，3分鐘即可燒開一杯水。 現(xiàn)在用一個2R的電阻值，再接到這個電源上，同樣的水可以__分鐘燒開。 將一杯水燒開。
標(biāo)簽： 第 4 節(jié)，焦耳，定理，優(yōu)秀，學(xué)習(xí)案例