2022年中学物理课件：《焦耳定律》.docx

2022年中学物理课件：《焦耳定律》中学物理课件：《焦耳定律》1　　一、教材分析　　焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一　　二、教学目标　　（一）知识与技能　　1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算　　2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算　　3、知道电功率和热功率的区别和联系　　（二）过程与方法　　通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力　　（三）情感、态度与价值观　　通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育　　三、教工作总结学重点难点　　电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式　　电功率和热功率的区别和联系　　四、学情分析　　学生学好这节知识是非常必要的，　　A、重点：理解电功和电功率和焦耳定律　　B、难点：帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点，防止学生乱套用公式　　C、关键：本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用　　五、教学方法　　等效法、类比法、比较法、实验法　　六、课前准备　　灯泡（36V，18W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机　　七、课时安排　　八、教学过程　　（一）预习检查、总结疑惑　　（二）情景引入、展示目标　　教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。

　　学生：　　（1）电灯把电能转化成内能和光能；　　（2）电炉把电能转化成内能；　　（3）电动机把电能转化成机械能；　　（4）电解槽把电能转化成化学能　　教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识　　（三）合作探究、精讲点播　　1、电功和电功率　　教师：请同学们思考下列问题　　（1）电场力的功的定义式是什么？　　（2）电流的定义式是什么？　　学生：　　（1）电场力的功的定义式W=qU　　（2）电流的定义式I=qt　　教师：投影教材图2.5—1（如图所示）　　如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？　　学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It　　教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端在这个过程中，电场力做了多少功？　　学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt　　教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。

电功：　　（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功　　（2）定义式：W=UIT　　教师：电功的定义式用语言如何表述？　　学生：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I和通电时间t三者的乘积　　教师：请同学们说出电功的单位有哪些？　　学生：　　（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J　　（2）电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kWh　　教师：1kWh的物理意义是什么？1kWh等于多少焦？　　学生：1kWh表示功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能　　1kWh=1000W×3600s=36×106J　　说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J　　教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同例如，在相同时间里，　　电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念　　（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率用P表示电功率　　（2）定义式：P=W=IUt　　（3）单位：瓦（W）、千瓦（kW）　　［说明］电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。

电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少　　教师：在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？　　学生分组讨论　　师生共同总结：　　（1）利用P=W计算出的功率是时间t内的平均功率t　　（2）利用P=IU计算时，若U是某一时刻的`电压，I是这一时刻的电流，则P=IU就是该时刻的瞬时功率　　教师：为什么课本没提这一点呢？　　学生讨论，教师启发、引导：　　这一章我们研究的是恒定电流，用电器的构造一定，通过的电流为恒定电流，则用电器两端的电压必是定值，所以U和I的乘积P不随时间变化，也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的，故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了　　［说明］利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W　　2、焦耳定律　　教师：电流做功，消耗的是电能电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热　　设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q　　学生：求解产生的热量Q　　解：据欧姆定律加在电阻元件两端的电压U=IR　　在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt　　由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W等于电热Q。

　　产生的热量为　　Q=I2Rt　　教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已经学过了　　学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位　　热功率：　　（1）定义：单位时间内发热的功率叫做热功率　　（2）定义式：P热=Q2=IRt　　（3）单位：瓦（W）　　［演示实验］研究电功率与热功率的区别和联系　　（投影）实验电路图和实验内容：　　取一个玩具小电机，其内阻R=10Ω，把它接在如图所示的电路中　　（1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为050V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较　　（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为20V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较　　［实验结果］　　（1）电机不转时，U=0.50V，I=0.50A，　　P电=UI=0.50×050、W=0.25W　　P热=I2R=0.502×1.0、W=0.25W　　P电=P热　　（2）电机转动时，U=2.0V，I=0.40A，　　P电=UI=2.0×0.40、W=0.80W　　P热=I2R=0.402×1.0W=0.16W　　P电＞P热　　学生：分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。

　　师生共同活动：总结：　　（1）电功率与热功率的区别　　电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积　　热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积　　（2）电功率与热功率的联系　　若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等即P热=P电　　教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能中学物理课件：《焦耳定律》2　　一、教学目标：　　1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造　　2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能力　　3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习　　二、教学重点与难点　　如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。

　　三、教法与学法　　将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题开学时就将学生4人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，随着学习的深入，可适当调整小组成员，每个组至少有一个好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习　　四、教具与学具　　学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝（5、10、10欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）每小组一套　　教师用：与学生的基本相同，温度计改用数字的，另加各种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多媒体课件及教学平台　　五、探究实验：　　研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系　　六、教学活动实录（部分）：　　（一）导入新课　　老师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？　　学生：煮饭、照明、吹风　　老师：这些电器虽然功能不同，有没有共同点？　　（学生小组讨论，请三位同学上来各拿一个电器，同时通电实验1分钟，并请他们触摸电器和电扇的电动机部分）　　（凡教师提出问题，教师留有一定的时间，让学生同桌或四人小组讨论）　　学生：它们工作时都会发热。

　　老师：对！电流通过任何电器或导体，电器和导体都会发热，这种现象叫电流热效应教师　　板书：电流热效应）　　老师：这种现象中能量是怎样转化的？　　学生：电能转化为内能教师板书：电能转化为内能）　　老师：它们产生的热量有什么不同？　　学生：（学生讨论后）它们产生的热量有多有少　　（在学生心里自然产生了“产生热量有多少？”这个问题　　根据学生的日常生活创设问题情景，提出问题，建立问题期待，能有效地激发学生学习的动机　　（二）科学探究焦耳定律：　　老师：既然电流通过用电器产生的热量不同，同学们会想到什么问题？　　（学生议论纷纷，举手发言，教师引导）　　学生：电流通过导体产生的热量与什么因素有关？（学生自己提出问题）　　老师：你们觉得与什么因素有关？（引导学生去猜想）　　（学生议论纷纷，举手发言，教师引导）　　学生：可能与电压、电流、电阻、时间或其它等等因素有关学生猜想）　　老师：同学们讨论很热烈！猜想对不对呢？（引导学生进入实验研究）　　学生：我们用实验来验证！（通过平时的教学，学生都明白：实践是检验真理的标准，任何问题都要由实验事实来评判）　　各种研究问题和教学活动都是由学生自己提出来的，而不是教师强加的，充分体现学生的主体作用，学生充满兴趣和动力去解决自己发现的问题。

　　老师：好！下面就请你们以小组为单位设计实验方案（学生设计实验）　　（学生小组讨论，讨论时间可以长一点）　　教师。