探究电流产生的热量跟哪些因素有关

师哈哈达人

　　【教材分析】
　　本节选自人教版义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级下册，是初中物理电学的重要内容，焦耳定律又是初中物理知识的重点，本节进一步学习控制变量法的应用，是一节集物理现象、物理概念、物理规律于一体的课。
　　【学生分析】
　　通过前面的学习，学生已经知道了电流的热效应，学生对科学探究的过程已经有了初步的认识，本节课可以让学生结合实际进行本节的探究。
　　【教学目标】
　　根据全面提高学生素质的总体目标与课程标准的要求以及学生已有的认识基础，我确定了本节的教学目标如下：
　　1．知识与技能
　　（1）知道在电流相同的条件下，电能转化为热能的功率跟导体的电阻成正比。
　　（2）知道在导体电阻一定的条件下，电能转化为热能的功率跟通过导体的电流有关系。
　　2．过程与方法
　　（1）通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能力。
　　（2）通过本节内容的学习，培养学生应用物理知识解决简单问题的能力。
　　3．情感态度和价值观
　　（1）通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣。
　　（2）在学习的过程中，渗透辩证唯物主义的思想。
　　【教学重点】
　　通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。
　　【教学难点】
　　组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论。
　　【教学方法】
　　探究法、实验法、观察法、讨论法。
　　【教具准备】
　　学生用：烧瓶、温度计、铜丝、电炉丝、导线、煤油、电源。
　　演示用：电炉、电熨斗、热得快等电热器、投影仪。
　　【设计理念】
　　结合教学实际，对本节内容进行更为合理的重组，以电热知识和相关技能为载体，通过创设问题情境，激发学习探究的积极性；让学生经历科学探究过程，学习科学探究方法，培养科学探究精神、创新意识和实践能力，及团队合作精神。教学过程中，以学生为主体，教师为主导，双向互动为原则，注重学生能力培养，提高教学效益。
　　【教学过程】
　　一、创设情景，引入新课
　　1．教师引导：同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电能变成热能的例子。通过对电能的学习，大家已经了解电流通过导体时，导体会发热，谁还记得这是电流的什么效应？
　　2．学生a：这叫电流的热效应。
　　3．教师引导：在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡（同学们一起说）热。有没有同学触摸过导线，如小灯泡连接的导线热不热。
　　4．学生b：我摸过，没感觉到热。
　　学生c：我也在家里摸过做饭的电饭锅，饭都熟了，导线也没感觉到热。
　　5．教师引导：同学们有没有考虑过这样的问题：导线和用电器中流过的电流相同吗？
　　6．学生d：相同。
　　7．教师引导：导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热，这是为什么？今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关。共3页，当前第1页123

探究电流产生的热量跟哪些因素有关
　　二、进行新课，探究新知
　　1．猜想或假设
　　（1）学生猜想或假设：
　　电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关呢？（同学之间相互讨论，大胆猜想）
　　a．通电导体产生的热量可能与i、r、t有关？
　　b．通电导体产生的热量可能与u、w、p有关？
　　（2）教师引导：
　　i、u、r、t、w、p等因素中，好多量之间，是有关联的，（如：p＝ui，w＝uit，u＝ir等，同学之间集体讨论，集思广益，达成共识），要研究通电导体产生的热量跟哪些因素有关，我们只要研究通电导体产生的热量与i、r、t的关系就可以了。
　　2．设计实验并进行实验
　　怎样来探究电流通过导体产生的热量与i、r、t间的关系呢？一一采用控制变量法。
　　探究方案㈠（小组讨论，大组交流）
　　l．探究对象：q与r的关系；
　　2．主要实验器材及电路的组成；
　　3．显示产生热量多少的方法。
　　探究q与r的关系时，至少需要几个电阻？（两只）
　　两只电阻大小的关系怎样？（电阻大小不等）
　　探究时应保持什么量不变？（i、t）
　　怎样来保证通过电阻丝中的电流大小相等，通电时间相同？（串联在同一电路中）
　　实验电路中，除阻值不等的电阻丝r1、r2外，还应有哪些主要器材？（电源、开关、导线等）。
　　请同学设计出一个科学的合理的实验电路，并画出它的电路图。
　　教师巡视，选择电路图，由实验投影仪显示，并加以肯定、鼓励。设计的电路，共同点都是选用电阻值不等的电阻丝r1、r2串联起来，与开关、电源组成电路，并由各小组根据电路图将提供的实物连接成电路。
　　怎样来显示通电导体产生热量的多少？（学生、教师各抒己见）
　　①将两根电阻丝分别浸没在等质量的煤油中，通电后，用温度计测煤油温度的变化。
　　②将两根电阻丝分别浸没在装满煤油的、规格相同的烧瓶中，并插入细玻璃管，通电后，观察管中液面的变化。
　　③在两根电阻丝上，分别放上浸过松节油的棉花。通电后，观察导线冒烟的情况。
　　哪一种方法更好一些，讨论比较后，各实验小组采用第三种方法进行实验，通电后，发现电阻大的电阻丝上首先冒出滚滚浓烟，并燃烧起来。
　　得出结论：i、t相同，r越大，产生热量越多。
　　探究方案㈡（小组讨论，大组交流）
　　1．探究对象：q与i的关系；
　　2．主要实验器材及电路的组成；
　　3．显示产生热量多少的方法。
　　探究q与i的关系时，应保持什么量不变？（r、t）
　　如何使等值电阻中的电流大小不等呢？（并接在两条支路中，其中一条支路中串接一只限流电阻）。
　　为了便于观察电路中电流的大小，还需要什么仪器？（电流表）
　　还需要哪些主要器材？（开关、电源、限流电阻、导线等）
　　请同学设计出一个科学的、合理的实验电路，并画出它的电路图。
　　教师巡视、选择电路图，由实物投影仪显示，并加以肯定、鼓励。设计的电路共同点是采用电阻值相等的两段电阻丝，分别接入电流大小不同的两条支路中，用一个开关来控制电路的通断，能很好地做到通电时间相同。由各小组根据电路图将提供的实物连接成电路。电阻丝r3、r4上分别放上浸过松节油的棉花，通电后发现r3上首先冒出滚滚浓烟，并燃烧起来。共3页，当前第2页123

探究电流产生的热量跟哪些因素有关
　　得出结论：r、t相同，i越大，产生的热量越多。
　　从上述两个探究过程中，也可得出：r、i一定，t越长，产生的热量越多。
　　3．分析与论证
　　结论：导体中电流越大，导体的电阻越大，通电时间越长，通电导体产生的热量越多。
　　由学生已掌握的知识进行理论推导：电流通过导体时，如果在一定时间内，电能全部转化为热而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流在一定时间内产生的热量就等于电能转化成热时的功率，即p＝ui，再根据欧姆定律u＝ir得p＝i2r。
　　结论：在电流相同的条件下，电能转化成热的功率跟导体的电阻成正比。
　　4．评价与交流
　　a．探究实验有没有不合理的地方？实验操作有没有需要改进？所得结论是否可靠？
　　b．回答本堂课开始所提出的两个问题。
　　（1）为什么电路中灯泡的灯丝的发红，而连接的导线并不怎么热？
　　（2）为什么接入大功率的用电器后，电线显示著发热而烧坏？
　　c．电热的利用和防止（根据同学所掌握的信息，采用相互交流的方式，来辩证地看待电热的作用。）
　　（1）电流的热效应有着广泛的应用。
　　如：电热水器、电饭锅、……。
　　（2）很多情况下需要防止电热造成的危害。
　　如：电动机发热，……。
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