初三物理《焦耳定律》優(yōu)秀學(xué)案
知識目標(biāo)
1.知道電流的熱效應(yīng).
2.理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運(yùn)用.
能力目標(biāo)
知道科學(xué)研究方法常用的方法等效替代法和控制變量法在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用方法.
情感目標(biāo)
通過對焦耳生平的介紹培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué),勇于克服困難的信念.
教學(xué)建議
教材分析
教材從實(shí)驗(yàn)出發(fā)定性研究了電熱與電流、電阻和時(shí)間的關(guān)系,這樣做的好處是體現(xiàn)物理研究問題的方法,在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生能更好地體會(huì)的一些科學(xué)研究的方法,避免了一開始就從理論上推導(dǎo)給學(xué)生造成理解的困難和對純電阻電路的理解的困難.在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上再去推導(dǎo)學(xué)生更信服.同時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面學(xué)習(xí)物理知識.
做好實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的關(guān)鍵.
教法建議
本節(jié)課題主題突出,就是研究電熱問題.可以從電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量入手,可以舉例也可以讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)親身體驗(yàn).然后進(jìn)入定性實(shí)驗(yàn).
對焦耳定律內(nèi)容的講解應(yīng)注意學(xué)生對電流平方成正比不易理解,可以通過一些簡單的數(shù)據(jù)幫助他們理解.推導(dǎo)中應(yīng)注意條件的交代.定律內(nèi)容清楚后,反過來解決課本中在課前的問題.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
提問:
(1)燈泡發(fā)光一段時(shí)間后,用手觸摸燈泡,有什么感覺?為什么?
(2)電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后,用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺?為什么?
學(xué)生回答:發(fā)燙.是電流的熱效應(yīng).
引入新課
(1)演示實(shí)驗(yàn):
1、 介紹如圖9-7的實(shí)驗(yàn)裝置,在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿煤油,瓶中各裝一根電阻絲,甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大,串聯(lián)起來,通電后電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量使煤油的溫度升高,體積膨脹,煤油在玻璃管里會(huì)上升,電流產(chǎn)生的熱量越多,煤油上升得越高.觀察煤油在玻璃管里上升的情況,就可以比較電流產(chǎn)生的熱量.
2、 三種情況:
第一次實(shí)驗(yàn):兩個(gè)電阻串聯(lián)它們的電流相等,加熱的時(shí)間相同,甲瓶相對乙瓶中的電阻較大,甲瓶中的煤油上升得高.表明:電阻越大,電流產(chǎn)生的熱量越多.
第二次實(shí)驗(yàn):在兩玻璃管中的液柱降回來的高度后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,加大電流,重做實(shí)驗(yàn),讓通電的時(shí)間與前次相同,兩次實(shí)驗(yàn)比較甲瓶前后兩次煤油上升的高度,第二交煤油上升的高,表明:電流越大,電流產(chǎn)生的熱量越多.
第三次實(shí)驗(yàn):如果加長通電的時(shí)間,瓶中煤油上升越高,表明:通電時(shí)間越長,電流產(chǎn)生的熱量越多.
(2)焦耳定律
英國物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)于1840年最先精確地確定電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比.跟通電時(shí)間成正比,這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律.
焦耳定律可以用下面的公式
表示: Q=I2Rt
公式中的電流I的單位要用安培(A),電阻R的單位要用歐姆(),通過的時(shí)間t的單位要用秒(s)這樣,熱量Q的單位就是焦耳(J).
例題 一根60的電阻絲接在36V的'電流上,在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量.
解: I=U/R=36V/60=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)260300s=6480J
在一定的條件下,根據(jù)電功公式和歐姆定律公式推導(dǎo)出焦耳定律公式如果電流通過導(dǎo)體時(shí),其電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,也就是電流所作的功全部用來產(chǎn)生熱量.那么,電流產(chǎn)生的熱量Q就等于電流做的功W,即Q=W. W=UIt,根據(jù)歐姆定律U=IR推導(dǎo)出焦耳定律Q=I2Rt,
(3)總結(jié)
在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下,電阻越大,電流產(chǎn)生的熱量越多.
在電阻和通電時(shí)間相同的條件下,電流越大,電流產(chǎn)生的熱量越多,進(jìn)一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比.
在通電電流和電阻相同的條件下,通電時(shí)間越長,電流產(chǎn)生的熱量越多.
探究活動(dòng)
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