《焦耳定律》教學設計

作為一名為他人授業解惑的教育工作者，時常需要編寫教學設計，教學設計一般包括教學目標、教學重難點、教學方法、教學步驟與時間分配等環節。一份好的教學設計是什麼樣子的呢？以下是小編為大家收集的《焦耳定律》教學設計，歡迎大家分享。

《焦耳定律》教學設計1

【教材分析】

焦耳定律是九年級物理第十八章第四節的內容，是本章的重點，是國中物理學習的重要任務之一，是能量守恆定律在電能與內能之間轉化的具體體現。教材在電功、電功率之後安排焦耳定律，符合學生的認知規律，本節由“電流的熱效應、焦耳定律和電熱的利用與防止”三部分組成，研究電熱與電阻、電流、通電時間的定性關係，焦耳定律的理解及應用既是教學重點又是教學難點。教學中，做好實驗及分析實驗現象是關鍵。

同時，考慮到教學過程中實驗時的不確定因素導致難於掌控時間和教學內容太多，我把本節內容教學設計為2課時，第1課時內容：電流的熱效應和焦耳定律。本節課的設計體現從生活走向物理，從物理走向社會的基本理念，注重科學的探究，激發學生的學習興趣，培養良好的思維習慣。

一、教學目標

（一）知識與技能

1．能通過實例，認識電流的熱效應。

2．能在實驗的基礎上得出電熱的大小與電流、電阻和通電時間有關，知道焦耳定律；

3.會用焦耳定律解決實際問題和進行簡單計算。

（二）過程與方法

體驗科學探究過程，瞭解控制變量的物理方法，提高實驗探究能力和思維能力。

（三）情感態度和價值觀

通過對焦耳生平的學習，培養熱愛科學、勇於克服困難的信念。

二、教學重難點

重點：通過實驗研究電熱與電流、電阻和通電時間的關係，並確定研究方法及實驗操作中各個環節應注意的問題。

難點：對焦耳定律的理解及焦耳定律在實際生活中的應用。

三、教學方法

實驗探究法、討論法

四、教學資源準備

多媒體課件 、焦耳定律演示器、電流表、電源、開關、導線、滑動變阻器等。

五、教學過程

教學環節

教師活動

學生活動

設計意圖

激趣

引入

新課

生活中的小故事：小東乘着媽媽外出時不做作業而偷偷看電視，媽媽回來前才關掉電視假裝做作業。然而這些被聰明的媽媽發現了，你們知道媽媽是怎樣知道小東在家偷看電視的嗎？

生活中，還有哪些用電器通電後，都伴有熱現象產生？舉例説明。

討論回答

交流説出常見用電器工作有熱產生的實例。

創造課堂情景，激發學生的興趣和求知慾。

聯繫實際，引入新課。

主題

合作

學習

一、電流的熱效應

投影：電烤箱、電熨斗電飯鍋、電爐絲、電烙鐵、電熱水器……

這些用電器工作時有什麼共同特點？

歸納並板書：一、電流的'熱效應

電流通過導體時電能轉化成內能，這種現象叫做電流的熱效應。

思考：導線和電爐絲串聯，為什麼電爐絲熱得發紅而導線幾乎不熱？説明什麼？

提出問題：

電流通過導體產生熱的多少跟什麼因素有關？

【研究】電熱大小的影響因素

1.猜想：電流通過導體產生熱量的多少與______有關。

你能結合實例説出這三個因素對電熱的影響嗎？

2．設計實驗

展示實驗裝置：

討論：

1.當大家猜想電熱與多個因素有關，實驗研究時應用什麼方法去研究？

2.實驗時怎樣來反映和比較電流產生的熱量的多少？

（提示：左右兩透明密閉容器中裝有等質量的空氣）

演示實驗（一）研究電熱與電阻大小的關係

展示實驗裝置1：

觀察本實驗裝置，討論：

1．應控制哪幾因素相同？

2．兩電阻為什麼要串聯？

電路接通，進行實驗，觀察U形管中液柱的上升情況。

分析實驗現象可以得到什麼結論？

演示實驗<二>：研究電熱與電流大小的關係

展示裝置2：

觀察本實驗裝置，討論：

1．應控制哪幾因素相同？

2．右邊電阻上為什麼要再並聯一個電阻？

電路接通，進行實驗，觀察U形管中液柱的上升情況。

分析實驗現象，可以得到什麼結論？

對於某一個電阻，在電流和電阻相同的情況下，通電時間越長，這個電阻產生的熱量越多。這個結論可以通過剛才的實驗中看出來，某一個電阻通電時間越長，液柱上升越高，説明放出熱量越多。

3、分析論證，得出結論

對以上兩個實驗進行總結：電流通過導體產生熱量多少與電流、電阻和通電時間的關係。

總結：

這些用電器工作時都是把電能轉化成內能。

（得出電流的熱效應的概念）

提出問題

結合生活實際進行猜想:

電流、電壓、電阻、通電時間……

舉例證明猜想的合理性。

學討論得出：

1.控制變量法

2.通過空氣受熱膨脹程度，觀察產生熱量的多少;

實

驗中，通過觀察兩個U形管中染色水柱液麪高度的變化來判斷產生熱量的多少。

觀察裝置討論得出：

1．實驗時要控制電路中的電流和通電時間相同，改變電阻。

2．電阻串聯，可以使流過兩個電阻的電流和通電時間相同。

觀察記錄現象

根據實驗現象，得出結論：在電流和通電時間相同時，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。

學生觀察實驗裝置討論得出：

1．實驗時要控制電阻和通電時間相等，改變電流。

2．使右邊容器中的電阻絲中的電流與左邊容器中的電阻絲不等（左邊電流大於右邊電流）。

觀察記錄現象

根據實驗現象得出結論：在電阻和通電時間相同時，電流越大，這個電阻產生的熱量越多。

總結以上兩個實驗：

電流通過電阻產生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關，電流越大、電阻越大、通電時間越長，這個電阻產生熱量越多。

培養學生總結問題的能力。

由生活現象培養學生髮現並提出問題的能力。

培養學生合理猜想，並分析猜想的合理性。學會排除不合理猜想。

培養學生利用控制變量的方法來設計實驗。

培養學生利用轉換法把不易觀察的量轉換為易觀察的現象。

通過分析實驗裝置的合理性來培養學生的設計實驗的能力。

會根據實驗現象得出結論，利用控制變量法準確的描述結論。

培養學生分析實驗、總結實驗、描述實驗結論的能力。

培養學生綜合分析歸納的能力。

二、焦耳定律

介紹科學家焦耳：

英國科學家做了大量實驗於1840年最先精確地確定了電流產生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關係，即焦耳定律。

【自學討論】焦耳定律的有關內容

電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻成正比，跟通電時間成正。（板書）

如果熱量用Q表示，電流用I表示，電阻用R表示，時間用t表示，則焦耳定律為 Q=I 2Rt。（板書）

強調：電流對電熱大小的影響更顯著。

[理論推導焦耳定律]

當電流做的功全部轉化為內能時： Q = W

由於 W =UIt，U=IR 得

Q =W =I 2Rt

（板書）

【電功與電熱的關係】

請比較電爐與電風扇的的工作特點（課件出示）

電功與電熱的聯繫與區別

1．純電阻電路中Q =W

2．非純電阻電路中Q

電熱Q=I 2Rt

瞭解焦耳在電熱上的成就

瞭解焦耳定律的內容，記住公式和單位。

討論比較：

1.電爐工作時把電能全部轉化為內能。

2.不是的，電吹風工作時把一部分電能轉化為內能，還有一部分轉化為動能。它不是一個純電阻。電功大於電熱

培養學生的人文精神、學習科學家的實事求是的精神。

培養學生自學、交流的能力。

加強知識的聯繫，培養學生比較分析、系統學習的能力。

【利用焦耳定律解決問題】

1.討論：電爐通過導線接到電路中，導線和電爐絲串聯，為什麼電爐絲熱得發紅而導線並不很熱？

2.例題：一根60?的電阻絲接在36V的電源上，在5min內共產生多少熱量？

交流訂正、強調: 公式的書寫

及單位的統一。

討論：

電線與電爐絲串聯，電流相等，根據焦耳定律，導線的電阻比電爐絲小得多，相同時間內放出熱量也少。

學生計算（一同學上台板演）

討論、補充訂正

培養學生應用知識解決問題的能力、合作學習和交往能力。

培養學生利用公式解決實際問題的能力，進一步熟悉公式。

小結

知識梳理：

這節課你學到了什麼知識？

1.電流的熱效應

電流的熱效應與哪些因素有關？

2．焦耳定律：Q=I 2Rt

梳理本節課知識內容，形成知識體系。

利用問題引領的方法培養學生總結歸納的能力。

過關檢測

1.某導體的電阻是2Ω，通過2А 的電流時，1min產生多少焦耳的熱量？

2.標有“220V 40W”電熱器安裝在220V的電路中，工作 100s後，所消耗的電能是 J，通過電熱器的電流是 A，產生的熱量是 J。

解答

討論、交流

鞏固提高

課後作業

1.課後“動手動腦學物理”第2、3、4小題；

2.思考：課本101頁 “想想議議”，下節課交流；

3．查閲生活中“電熱的利用和防止”。

學生按要求完成作業，查閲生活實際問題。

鞏固本課學習內容，同時增加課作業，使物理走向社會、走向生活。

六、板書設計

第4節 焦耳定律

一、電流的熱效應

電流通過導體時電能轉化成內能，這種現象叫做電流的熱效應。

電熱大小的影響因素：電流 I

電阻 R

通電時間 t

二、焦耳定律

電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻成正比，跟通電時間成正。

公式：Q=I 2Rt

《焦耳定律》教學設計2

【教學目標】

一、知識與技能

1、知道電流的熱效應及影響電流熱效應的因素。

2、理解焦耳定律的內容、公式、單位及其運用

二、過程與方法

知道等效替代法和控制變量法在本節實驗中的運用

三、情感、態度與價值觀

通過對視頻中實驗的體驗，培養學生勤於動手動腦的好習慣

【教學重點】

電流的熱效應跟電阻、電流和時間的關係的探究

【教學難點】

組織指導學生在探究過程中認真觀察、分析，並得出正確的結論

【教具準備】

實驗視頻多媒體課件等

【新課引入】

教師出示一些用電器的圖片，讓學生觀察，並提出問題：

這些用電器都有什麼共同的特點？

這節課我們就來研究一下電與熱的有關問題

【進行新課】

電流的熱效應

電熱的實質是電能的轉化。電熱既是電能轉化為內能的過程，同時也是電流做功的過程。但是對不同的用電器來説，在消耗相同的電能的情況下，電能轉化為內能的多少是不同的比如電爐子、電飯鍋、電烙鐵等用電器的主要作用就是把電能轉化為內能，從而供人們利用，此時在不考慮能量損耗的情況下可以近似認為電能全部轉化成了內能；但是對於像電風扇、電冰箱、電視機、洗衣機等用電器，它們的主要目的不是將電能轉化為內能，而是轉化為其他形式的能量，所以此時消耗的電能中，只有很少一部分電能轉化成了內能，這時的熱效應體現得不明顯。

知識點2焦耳定律Q＝I2Rt

1、探究電流產生的熱量跟哪些因素有關

（1）猜想：（教師引導鼓勵學生髮言）

生1：可能與電壓有關，因為電壓越大，電爐中產生的熱越多；

生2：可能與電阻有關，因為電爐絲髮熱，而跟電爐絲相連的銅導線卻不太熱；

生3：可能跟電流有關，因為常聽説，電流大容易引發火災

教師總結：電流、電壓和電阻三個量之間是有聯繫的，明確了兩個量就可以再確定另外一個量，故我們研究電流、電阻與導體產生熱量的關係就可以了。

（2）設計實驗:(採用控制變量的方法)

①如何控制電流一定時電阻的變化？

②如何控制電阻一定時電流的變化？

③如何比較電流產生熱量的多少？（轉換的思想）

師請同學們觀察通電的電爐和相連的導線

生：電阻絲很快地發紅，與之相連的導線卻不太熱

師：電阻絲與導線是怎樣連接的？請就此提出一個值得探究的課題——在電流相同時，電流通過導體產生的熱量與電阻有什麼關係？

演示實驗1：把兩個電阻不同的金屬絲串聯起來，放入裝有相同質量煤油的兩個燒瓶中，通電，觀察燒瓶中的温度計的示數、説明哪個燒瓶中產生的熱量多？可得出產生熱量的多少與什麼因素有關？

分析結論：在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多

演示實驗2：用一個電阻來做，通過滑動變阻器改變通過電阻的電流，觀察燒瓶中的温度計的示數、得出什麼結論？

分析結論：在電阻、通電時間相同的情況下，通過的電流越大，產生的熱量越多

演示實驗3：用一個電阻來做，通過相同的電流，改變通電的`時間，觀察燒瓶中温度計的示數、得出什麼結論？

分析結論：在電阻、通過的電流相同的情況下，通電時間越長，產生的熱量越多

説明：探究電熱因素的方案較多，學生提到的，都可儘量鼓勵學生大膽地去探究

（3）怎樣理解實驗所選器材的目的：

①實驗時，選用的燒瓶要完全相同，裏面所盛的煤油質量也要相同，以使兩瓶中的煤油吸收不同的熱量時，升高不同的温度

②瓶中阻值不同的電阻絲也可分別用鎳鉻合金絲和銅絲

③燒瓶中，為什麼要裝煤油？

答：因為煤油的比熱容小，吸收相同的熱量，温度變化明顯，從而使實驗現象明顯，另外煤油不導電，還能防止漏電

④在實驗中，為什麼要將兩電阻絲串聯？

答：由於影響電熱大小的因素有多個，所以必須採用控制變量法，才能探究某一因素對電熱的具體影響、例如，探究電阻大小對電熱的影響時，必須控制電流和通電時間相同，當兩電阻絲串聯時，可以絕對保證電流大小和通電時間相同

⑤由於實驗中電流在導體上產生的熱量無法直接觀察，故採用轉化法，把放出熱量的多少轉化為能直接觀察的温度變化的多少、通電後電流在電阻絲上產生的熱量越多，煤油上升的温度越高，觀測温度的變化情況，就可以定性比較電流產生熱量的多少了

（説明：當然本實驗還有很多轉化方案、例如，轉化為燒瓶中煤油受熱使煤油柱升高的高度；或轉化為密閉空氣受熱膨脹使U形管中紅色液柱出現高度差；或轉化為導體上用蠟均勻黏住的火柴棒掉下的數目等、注意用心體會吧！）

2、焦耳定律

師英國物理學家焦耳通過大量的實驗於1840年最先精確地確定了電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比的結論，這與我們剛才得出的電熱與電流、電阻的關係是一致的，於是人們為了記住他，把這個規律叫做焦耳定律

教師總結：運用焦耳定律計算電熱時應注意：

（1）焦耳定律公式Q=I2Rt,是由實驗總結出來，只要有電流通過導體，都可以用它來計算所產生的熱量

（2）公式中各物理量都是對同一段電路或同一導體而言的，也是對應於同一狀態的

純電阻電路中利用xxxx、12.8郭彩霞焦耳定律求電熱

師像剛才接電爐的電路中，電流工作時將電能全部轉化為熱能，這樣的電路叫純電阻電路、國中我們所研究的電路，大部分是純電阻電路，如電燈、電阻的電路、而電風扇所在的電路，電流工作時，消耗的電能只有一部分轉化為熱能，大部分轉化為機械能，這樣的電路為非純電阻電路

消耗的電能W與產生的電熱Q之間的關係：

（1）純電阻電路中，消耗的電能W等於產生的電熱Q；

（2）非純電阻電路中，消耗的電能W大於產生的電熱Q

師請大家看教材P101頁《想想議議》，分析討論

學生討論後回答

教師總結

額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，單位時間內產生的熱量越多、因為燈泡的電路是純電阻電路，所以有Q=W=Pt=xxxx、12、8郭彩霞焦耳定律，當電壓一定時，電阻越小，相同時間內產生的熱量越多、而用焦耳定律比較兩個電阻在單位時間內產生的熱量的多少時，其前提條件是流過兩個電阻的電流相同、二者並不矛盾，是兩者的前提條件不同。

對於焦耳定律的理解，教師應注意強調公式適用的條件，而不能片面地利用數學知識去討論、對於焦耳定律可從兩點加深理解：①在時間、電壓相同時，由Q=xxxx、12、8郭彩霞焦耳定律可知電阻越小，產生的熱量越多；②在時間、電流相同時，由Q=I2Rt可知，電阻越大，產生的熱量越多

課後作業

完成本課時對應練習P8