免費下載！
[!--downpath--]高中化學講座：“焦耳定理”
高中化學講座：《焦耳定理》1
一、教材分析
焦耳定理是一個重要的數學定理。 它是電能和熱能轉換中能量守恒原理的體現。 本節是熱科學中的重要概念之一。
二、教學目標
（一）知識與技能
1、理解電功的概念焦耳定律熱量計算公式，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，并能進行相關估算。
2.了解電功率的概念和公式，并能進行相關估算。
3.了解電力和火力的區別和聯系。
（二）工藝與技巧
通過推導電功率的估算公式和焦耳定理，培養中學生的分析推理能力。
(3) 情緒、態度和價值觀
通過電能和其他形式能量的轉換和守恒，進一步滲透辯證唯心主義教育。
三、教學工作總結及學習重點難點
【教學重點】電功、電功率的概念和公式； 焦耳定理、電熱功率的概念和公式。
[教學難點] 電能與熱能的區別與聯系。
四、學業情況分析
中學生學好這些知識是非常有必要的。
A. 重點：了解電功、電功率和焦耳定理。
B、難點：幫助中學生理解電壓做功和電壓通過導體發熱的區別和聯系是本節的教學難點，防止中學生亂用公式。
C.重點：本節教學的重點是做好與濁體放熱及成因相關的實驗。在推導焦耳定理后，介紹焦耳定理的公式及其在中的應用。生活和生產
五、教學方法
等效法、類比法、比較法、實驗法
6.課前計劃
燈泡（36V，18W）、電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、電鍵、電線、投影儀、投影片、小玩具馬達
七、課程表
八、教學過程
（一）初試及總結題
（二）情況介紹及展示目標
班主任：家用電器通電后，可以將電能轉化為其他形式的能量。 請朋友列出日常生活中常用的家用電器，并解釋一下它們的能量轉換。
中學生：
(1)電燈將電能轉化為內能和光能；
(2)電爐將電能轉化為內能；
(3)電動機將電能轉化為機械能；
(4)電解槽將電能轉化為物理能。
班主任：家用電器將電能轉化為其他形式能量的過程，就是電壓做功的過程。 電壓做功的大小和電壓做功的快慢與什么感應有關？ 在本課中，我們學習電功和電功率。
（三）合作探索，按需密集授課
1.電功與電力
班主任：請思考以下問題
(1) 電場力做功的定義是什么？
(2) 電壓的定義是什么？
中學生：
(1)電場力做功的定義公式W=qU
(2)電壓定義公式I=qt
班主任：投影課本圖2.5-1（如圖）
如圖，一段電路兩端的電流為U，由于這段電路兩端存在電位差，電路中存在電場，電路中游離電荷在電場力的作用下定向連接，產生電壓I，在時間t內通過該電路任一橫截面的電荷量q為多少？
中學生：在時間t內，通過該電路任意橫截面的電荷量q=It。
班主任：這相當于在時間t內把這個電荷q從這個電路的一端移到另一端。 在這個過程中電場力做了多少功？
中學生：在這個過程中，電場力所做的功W=qU=IUt
班主任：這個電路中電場力做的功也叫電壓做的功，簡稱電功。 電力：
(1)定義：電場力在電路中所做的功就是電壓所做的功，簡稱電功。
(2) 定義公式：W=UIT
班主任：如何用語言描述電功率的定義？
中學生：電壓在一段電路上所做的功等于電路兩端的電流U與電路中的電壓I與通電時間t的乘積。
班主任：請告訴我電功率的單位是什么？
中學生：
(1)在國際單位制中，電功率的單位是焦耳，簡稱焦耳，符號為J。
(2)電功率的常用單位有：千瓦時，又稱“度”，符號為kWh。
班主任：1kWh的化學意義是什么？ 1kWh等于多少焦耳？
中學生：1kWh是指功率為1kW的家用電器正常工作1小時所消耗的電能。
1kWh=1000W×3600s=3.6×106J
說明：使用電功率的定義公式進行估算時，需要注意電流U的單位為V，電壓I的單位為A，通電時間t的單位為s，計算出的電能的單位功率W是J。
班主任：同時，電壓通過不同的家用電器所做的功通常是不同的。 例如，同時，
電壓通過電機車電機所做的功明顯小于電動吊扇電機所做的功。 除了電壓所做的功外，還有速度。 為了描述電壓做功的速度，引入了電功率的概念。
(1)定義：單位時間內電壓所做的功稱為電功率。 用P代表電功率。
(2)定義公式：P=W=IUt
(3)單位：瓦特(W)、千瓦(kW)
【解說】電壓工作的“快慢”與電壓工作的“多少”不同。 電壓確實工作快，但工作量不一定大； 電壓確實工作慢，但不一定工作少。
班主任：在熱科學中，我們講到功率，有平均功率和瞬時功率之分。 電功率有平均功率和瞬時功率嗎？
中學生分組討論。
師生共同總結：
(1) 通過P=W估算的功率為t時刻的平均功率。 噸
(2) 借助P=IU估算時，若U為某一時刻的電流，I為該時刻的電壓，則P=IU為該時刻的瞬時功率。
班主任：課本上怎么沒提這個？
中學生討論，班主任啟發引導：
在本章中，我們研究恒壓。 如果家電的結構是不變的，通過的電壓是一個恒定的電壓，那么家電兩端的電流一定是一個恒定值，所以U和I的乘積P不隨時間變化，即也就是說，瞬時功率總是等于平均功率，所以沒必要除以平均功率和瞬時功率。
【說明】用公式P=電功率IU進行估算時，電流U的單位為V，電壓I的單位為A，電功率P的單位為W。
2. 焦耳定理
班主任：電壓做功的時候，是消耗電能的。 電能如何轉換可能與電路中的熱器件有關。 在純內阻器件中，電能完全轉化為內能，因此導體發熱。
假設電路中只有一個純內阻器件，其阻值為R，通過電壓為I，試估算時間t內電壓通過該內阻所產生的熱量Q。
中學生：求形成的熱Q。
解：根據歐姆定律，內阻器件兩端電流U=IR
電場力在時間t內對內阻器件所做的功為W=IUt=I2Rt
由于電路中只有純內阻器件，所以電壓所做的功W等于電熱Q。
產生的熱量是
Q=I2Rt
班主任強調：這個關系最早是由化學家焦耳的實驗得出的。 叫做焦耳定理，小伙伴們小學就已經學過了。
中學生活動：總結熱功率的定義、公式和單位。
火電：
(1)定義：單位時間內加熱的功率稱為熱功率。
(2)定義公式：P熱=Q2=IRt
(3) 單位：瓦特（W）
【示范實驗】研究電能與火能的區別與聯系。
(投影)實驗電路圖及實驗內容：
取一個小玩具電機，其電阻R=1.0Ω，接在如圖所示的電路中。
(1)先按下電機軸，關閉電鍵，電機不轉。 調整滑動變阻器的阻值，使電流表的讀數為0.50V，記下電壓表的讀數，計算出小電機消耗的電功率和熱功率，并進行比較。
(2)再握住夾子，使小電機轉動，調整滑動變阻器的阻值，使電流表的讀數為2.0V(此電流為小電機的額定電流)，記下電壓表焦耳定律熱量計算公式，并計算出小電機所消耗的電能和熱能，并進行比較。
[實驗結果]
(1) 電機不轉時，U=0.50V，I=0.50A，
P電=UI=0.50×0.50，W=0.25W
P熱=I2R=0.502×1.0，W=0.25W
P電=P熱
(2) 電機旋轉時，U=2.0V，I=0.40A，
P電=UI=2.0×0.40，W=0.80W
P熱=I2R=0.402×1.0W=0.16W
P 電 > P 熱
中學生：分組討論以上實驗結果，總結電能和熱能的區別和聯系。
師生聯動活動： 概要：
(1)電力與火力的區別
電功率是指輸入某一電路的總功率或消耗在該電路上的總電功率，它由電路兩端的電流U與通過該電路的電壓I的乘積決定。
熱功率是在某一電路中發熱所消耗的功率，它由通過該電路的電壓的平方I2與內阻R的乘積決定。
(2) 電力與火力的關系
如果電路中只有內阻器件，則電功率和熱功率大小相等。即P熱=P電
班主任強調：在上面的實驗中，當電機不轉動時，小電機相當于純內阻。 如果電路中有電動機或電解槽，則電路消耗的電能大部分轉化為機械能或物理能。
高中化學講座：《焦耳定理》2
一、教學目標：
1、知識技能目標：了解電壓的熱效應，了解焦耳定理的內容、公式和應用，了解電加熱器的原理和結構。
2. 過程與方法 目標：要求中學生從感知事物→提出問題→自己設計→動手動腦探索科學規律，感受科學研究之道，學習科學探究和知識傳遞的方法，培養中學生的科學研究能力。
3、情感心態與價值目標：激發和培養中學生科學探究和創新思維與精神，培養中學生辯證唯心主義精神，滲透實事求是、科學奉獻教育，激勵中學生努力學習。
二、教學重點難點
如何引導中學生進行科學探究； 如何讓中學生在科學探究中掌握科學研究的方法，培養科學研究的能力。
3. 教與學
將中學生分組，在班主任的指導下分組進行科學研究，加強組內同事之間的合作、討論和交流，加強師生間的相互反饋，將提問和小組交流貫穿于教學過程中，并不斷提出新問題，不斷解決新問題。 開學初，中學生4人一組，男女生分組后，可自由組合討論交流。 隨著學習的深入，可以適當調整小組成員。 每個小組至少有一個會玩的好朋友作為小老師，帶領一群小伙伴進行自主學習。
4. 教具與學具
中學生：鐵架、學生電源、大試管和溫度計三個、電線若干、量筒、煤油、電阻絲（5歐姆、10歐姆、10歐姆各一根，班主任剪焊線課前電爐絲）。 每組一組。
班主任使用：與中學生基本相同，溫度計改為數字，增加各種電暖器（電爐、電飯鍋、白熾燈、電風扇等）、多媒體講義和教學平臺.
5.探索性實驗：
研究渾濁體形成的熱量與電壓、電阻、時間的關系。
六、教學活動記錄（部分）：
(1) 導出新課程
師：（班主任出示烤箱、白熾燈、電風扇）這些家電有什么作用？
中學生：做飯、照明、電吹風。
師：這些家電其實都有不同的功能。 他們有什么共同點嗎？
（中學生小組討論，請三個小伙伴上來，每人拿一個家電，同時用電做實驗1分鐘，讓他們摸摸家電的電機部分和風扇）
（班主任提問時，班主任會留出一定的時間讓中學生同桌或三人小組討論）
中學生：干活就熱。
師：對！ 當電壓通過任何器具或導體時，器具和導體都會產生熱量。 這些現象稱為電壓熱效應。 （班主任
板書：電壓的熱效應）
師：能量在這些現象中是如何轉化的？
中學生：電能轉化為內能。 （手老師板書：電能轉化為內能）
師：它們形成的熱量有什么不同？
中學生：（中學生討論后）它們產生多少熱量？
（“產生多少熱量？”這個問題自然會在中學生的腦海中形成。）
【點評】根據中學生日常生活，創設問題情境，提出問題，提高對問題的預期，可以有效激發中學生的學習動機。
(2) 焦耳定理的科學探索：
師：由于電壓產生的熱量隨著家用電器的使用而不同，朋友們會想到什么問題呢？
（中學生議論紛紛，舉手發言，班主任指導）
中學生：電壓通過導體形成的熱量與哪些原因有關？ （中學生自己提問）
師：你認為有哪些誘因相關？ （引導中學生猜）
（中學生議論紛紛，舉手發言，班主任指導）
中學生：可能與電流、電流、阻力、時間或其他誘因有關。 （中學生猜測）
師：小伙伴們討論的很熱烈啊！ 猜對了嗎？ （引導中學生進行實驗研究）
中學生：我們用實驗來驗證！ （通過平時的教學，讓中學生明白實踐是檢驗真理的標準，任何問題都必須用實驗事實來衡量）
【點評】各種研究問題和教學活動都是中學生自己提出的，不是班主任強加的，充分體現了中學生的主體作用，中學生充滿了興趣和動力解決他們發現的問題。
你好老師！ 接下來請分組設計實驗方案（中學生設計的實驗）
（中學生小組討論，討論時間可以長一些）
【點評】教師一開始不要有任何暗示，以免禁錮中學生的思維，讓中學生放開思維去思考，培養中學生的開放性思維能力。
師：哪組來匯報你們設計的實驗方案？
（中學生話多，但真正能設計出完整方案的不多，這時候就需要班主任的指導）
師：我們說說做這個實驗首先要解決哪些問題？ （班主任指導中學生如何設計實驗） 生：如何通過實驗顯示卡路里的多少？
中學生：如何用實驗驗證熱量與電壓、電阻、時間的關系。
中學生：用什么樣的電路做實驗。
中學生：
師：你覺得在后面的學習中有什么方法可以顯示卡路里含量嗎？
中學生：（中學生討論發言）有熱脹冷縮比較量熱法、測溫比較量熱法等。
師：請說說你的方法。
中學生：我們用熱脹冷縮的方法：找兩個一模一樣的燒杯？ ？
師：很好！ 既然比較條件一定是一樣的，就應該用同一個燒杯吧？ ？ 其他群體還有哪些其他方式？
【點評】滲透科學的比較法：相同條件。
中學生：上述燒杯中的空氣可以膨脹并用液體（水或煤油）代替
師：也很好！ 測量溫度和比較量熱法怎么樣？
中學生：可以直接用溫度計檢測下降的溫度。 同等質量的煤油，溫度越高，放出的熱量就越多？ ？ 師：××同學說的很好！ 只是上面說的前幾種方法是定性的討論方法，只能說明關系有多大。 最后一種方法是從定量的角度考慮的。 我們就采用他明天說的實驗方法好嗎？
【點評】滲透民主教學理念。
師：現在我們來看看如何用實驗來驗證熱量與電壓、電阻、時間的關系。 想一想：在上面的研究中，經常了解到某個數學量是由幾個數學量決定的。 在討論它與其中一個量的關系時，其他量應保持不變或不變。 有哪些途徑？
中學生：這是控制變量法。
【點評】再浸科學的比較法和控制變量法：條件相同。
師：那我們可以把上面的問題分解成三個問題來研究嗎？ 這三個問題是什么？
中學生：熱與電壓、熱與內阻、熱與時間。
師：如何用實驗研究熱與內阻的關系？
中學生：接兩個相同電壓的不同內阻（可以串聯），比較兩個內阻同時產生的熱量。
師：如何用實驗研究熱量與電壓的關系？
中學生； 將兩個相同的不同電壓的內阻連接起來（可以并聯），比較兩個內阻同時產生的熱量。
師：如何用實驗研究熱量與時間的關系？
中學生：選擇任意內阻，不斷通電，觀察溫度是否隨通電時間的延長而不斷下降。
師：根據你的意見，我們做三個實驗，時間太長了。 為了節省實驗時間，可否將以上三個實驗合并為一個實驗？ 看看最先設計實驗電路的小組。
（中學生分組討論，畫出初步的實驗電路圖，不是每組都對設計思路）
中學生：
（利用多媒體教學平臺展示探究過程中的問題流程圖，如下圖，班主任根據圖為小伙伴們總結設計實驗的過程，統一理解和建立實驗電路）
【點評】通過以上引導和展示圖解，教會中學生學會分解和合并問題，逐步學會解決問題的方法，提高解決問題的能力。 此外，它還提倡開放的思維和多元的解決方案。
師：朋友們，請按照我們上面設計的實驗方案開始實驗吧。
說明：中學生分組進行實驗，記錄相關實驗數據，班主任隨時指導實驗。 （進行實驗）
實驗記錄： 煤油初始溫度：T0=____。
煤油的終止溫度：T1=____，T2=____，T3=____（三個終止溫度同時為體溫）。
（班主任巡視各組，有選擇地用投影儀展示某組實驗數據，請本組小伙伴將數據轉換成下表）
師：其他組的實驗數據好像和這個不一樣，但是都和這個數據差不多，可以看出規律。 說說那位朋友，你從這個數據中看到了什么？ （數據分析歸納總結）
中學生：（中學生可能說不準，但肯定能說出大概的意思）。
師：XX同學發現了一個規律，我們不妨把這個規律稱為XX的規律。 你為他鼓掌。 這個定理雖然是很多年前的事了，但是化學家焦耳是根據你剛才的研究方法經過多年的實驗研究得出的，所以這個定理也叫焦耳定理。
（班主任利用教學平臺投影焦耳定理的內容、公式、單位等）
說明：只有在學校實際實驗條件下，本實驗才能得到更準確的數值關系。
【點評】開展成功與激勵教育，指出我們的研究方法與化學家在科學研究中的方法相同，下意識地使中學生認同科學探究的技能。
師：有的同學可能會問：這個定律我們一堂課就可以學完，但是焦耳要學好幾年。 他有什么問題嗎？ 這里有幾個問題：
第一：當時的實驗條件不夠好；
第二：缺乏必要的導師，因為在他之前沒有人研究和理解這個問題；
第三：缺乏與其他科學家的合作與交流。 基本上一個人關門在家學習，要走很多彎路。 而我們有老師指導和小組交流合作，集體智慧無窮；
第四：實驗準確很重要，實驗數據不能有偏差。 如果偏差太大，必須重新做一遍，否則不叫規則。 焦耳在狹窄的實驗條件下重復實驗數千次，直到實驗非常準確才得出焦耳定理。
師：請問你們組的實驗有沒有偏差？
中學生：偏差較大。
【點評】通過光度計耳的故事介紹，對中學生進行科學精神和實事求是的精神教育，培養中學生的科學奉獻精神，激勵中學生努力學習。 同時也告訴了中學生科研合作與交流的重要性，為下面的評測做鋪墊。
師：你能找出偏差的原因和改進的方法嗎？ （實驗探究的評估）
中學生：（中學生討論后發言）有熱損失，試管外面有保溫材料。
中學生：有可能是內阻絲的內阻不準，可以更換阻值準確的內阻絲。
中學生：溫度計讀數不同時，盡量同時讀。
中學生：三個試管中的煤油質量有偏差，用天平準確檢測。
中學生：溫度計本身是不標準的，要提前選好三個標準的溫度計。
中學生：
師：朋友們分析的很好！ 由此也可以告訴我們，今后在進行科學實驗研究時，除了要做好偏差分析外，在實驗設計和實驗操作上，也要時刻考慮如何減少實驗偏差，使我們可以更好地推導出規則。
【點評】評價過程也是中學生思維訓練的過程，也讓中學生認識到評價的重要性。
（三）自學培訓
中學生自讀課本中的例題，培養中學生的自主學習能力。
【點評】這道例題不難，解題過程課本上講的很清楚，中學生自己就能看懂。 中學生能自學的，應該讓中學生自己去獲得。 無需加入中學與班主任之間的紐帶，逐步培養中學生自主學習的能力。
（四）溝通與思考
用投影儀投影下面的問題，請朋友互相交流。
1、焦耳定理中有這么一句話：“電流通過導體所形成的熱量？？與導體的電阻成反比？？” 小李想：如果電爐要在一定時間內放出更多的熱量，就應該降低內阻 導線的內阻。 他是對的嗎？ 為什么？
2、電吊扇通電后會發熱。 這樣的熱度是人們想要的嗎？ 電吊扇如何轉換能量？ 你能想辦法減少電吊扇的能量損失嗎？
【點評】第一題考查中學生對光度學定理和科學比較方法的理解。 第二題回答開頭，讓中學生思考電熱和電力的區別。
(5) 總結與作業
用投影儀投影教學流程圖，根據圖總結上述科學探究的步驟和技巧。
【點評】每一堂課都是如此，小伙伴們也逐漸掌握了科學探究的步驟和技巧，潛移默化地學會了科學探究。
作業布置：將以上思考題作為作業，在作業本上完成，老師看完后保存在自己的學習檔案袋中。
【點評】學生的作業總不能一遍又一遍的數。 經常給中學生一些書面的、開放的作業，可以促進中學生更全面的發展。 同時，用所學的科學知識聯系社會和生活，用科學知識解釋現象，找到所學知識在日常生活中的應用，培養中學生的創新意識。
【中學化學講義：《焦耳定理》】相關文章：
焦耳定理試聽講義05-18
高中化學講義教材05-13
焦耳定理試講 2 部分 11-14
高中數學班主任述職報告模板12-28
" Heart to Heart" 05-14
"Back" 05-02
Dawn 05-03
"Ode to the " 05-02
Lotus 10-26