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初三物理《焦耳定律》優(yōu)秀學(xué)案
知識目標
1.知道電流的熱效應.
2.理解焦耳定律的內容、公式、單位及其運用.
能力目標
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實(shí)驗中的運用方法.
情感目標
通過(guò)對焦耳生平的介紹培養學(xué)生熱愛(ài)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物理研究問(wèn)題的方法，在實(shí)驗過(guò)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(kāi)始就從理論上推導給學(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)驗基礎上再去推導學(xué)生更信服.同時(shí)啟發(fā)學(xué)生從實(shí)驗和理論兩方面學(xué)習物理知識.
做好實(shí)驗是本節課的關(guān)鍵.
教法建議
本節課題主題突出，就是研究電熱問(wèn)題.可以從電流通過(guò)導體產(chǎn)生熱量入手，可以舉例也可以讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗親身體驗.然后進(jìn)入定性實(shí)驗.
對焦耳定律內容的講解應注意學(xué)生對電流平方成正比不易理解，可以通過(guò)一些簡(jiǎn)單的數據幫助他們理解.推導中應注意條件的交代.定律內容清楚后，反過(guò)來(lái)解決課本中在課前的問(wèn)題.
教學(xué)設計方案
提問(wèn)：
(1)燈泡發(fā)光一段時(shí)間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺(jué)?為什么?
(2)電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后，用手觸摸電動(dòng)機部分有什么感覺(jué)?為什么?
學(xué)生回答：發(fā)燙.是電流的熱效應.
引入新課
(1)演示實(shí)驗：
1、 介紹如圖9-7的實(shí)驗裝置，在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿(mǎn)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(lái)，通電后電流通過(guò)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(guān)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：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：在兩玻璃管中的液柱降回來(lái)的高度后，調節滑動(dòng)變阻器，加大電流，重做實(shí)驗，讓通電的時(shí)間與前次相同，兩次實(shí)驗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：如果加長(cháng)通電的時(shí)間，瓶中煤油上升越高，表明：通電時(shí)間越長(cháng)，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)驗于1840年最先精確地確定電流通過(guò)導體產(chǎn)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(shí)間成正比，這個(gè)規律叫做焦耳定律.
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(guò)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，根據電功公式和歐姆定律公式推導出焦耳定律公式如果電流通過(guò)導體時(shí)，其電能全部轉化為內能，而沒(méi)有同時(shí)轉化為其他形式的能量，也就是電流所作的功全部用來(lái)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，根據歐姆定律U=IR推導出焦耳定律Q=I2Rt，
(3)總結
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(cháng)，電流產(chǎn)生的熱量越多.
探究活動(dòng)
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