物理人教选修3-1教学设计：2.5焦耳定律含解析

1、学必求其心得，业必贵于专精教学设计5焦耳定律装学分析本节分析焦耳定律是一个定量的、严谨的、逻辑性非常强的物理规律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现 因此本节在电学中的地位举足轻重.对于电路中电阻将从电源获得的能量全部转化为内能的纯电阻电路，学生能够 很好地掌握焦耳定律的计算.而对于非纯电阻电路，学生在学习的过程中有一定的难度，通过学习焦耳定律的理论 推导，学生合作学习可以突破这个难点.本节知识与实际联系密切，有大量实例可以说明， 因而要选择合适的器材进行演示；教学中应该设计适量的分组实验，让学生亲身体验“焦耳定律”，为体现学生的主体作用，可引导学生在探究中学习，在讨论中突破难点.本节主

2、要采用了归纳法、阅读法、联想法、推理法等.通过设疑，启发学生思考，通过练习，根据练习情况及时评价 鼓励学生，重在让学生弄清楚建立物理概念的过程，而不是死记硬背一个结论.学情分析学生在初中已经学习过焦耳定律的基本表达式，不过没有从理论上深刻理解电功和电功率的本质，只是知其然 不知其所以然，目前高中学生的知识基础及思维水平相对于初中生已经有进一步的提升，所以在教学中要侧重理论 推导和定性实验引导学生学习焦耳定律.对焦耳定律的定量关系，是在学生通过实验得到感性认识的基础上，结合 理论推导过程讲授给学生的.这样处理，思维的跨度不大，学生更容易接受.同时培养学生主动探究的意识和乐于 探索的精神，它是“科

3、学发现”的根本，也是培养创新能力的重要途径.教学目标错误！知识与技能(1)理解电功、电功率的概念、公式的物理意义；了解实际功率和额定功率.(2)知道电功和电热的关系；理解公式Q=I2Rt (P=I2R)、Q=错误！t小=错误！)的适应条件.(3)知道非纯电阻电路中电能与其他形式能的转化关系，电功大于电热.能运用能量转化与守恒的观点解决简单 的含电动机的非纯电阻电路问题.错误！过程与方法(1)通过对电动机电路的探究，提高学生的分析论证能力，在教学中培养学生归纳、总结的科学思维方法.(2)通过分组实验，培养学生主动观察、分析和总结的能力.错误！情感、态度与价值观通过本节教学，让学生体会到探索自然规

4、律的科学态度.教学重难点本节的重点是区别并掌握电功和电热的计算.而难点主要是学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，理解比学必求其心得，业必贵于专精较困难.教学方法本节是一堂典型的物理规律课，结合理论推导电功率和焦耳定律，再通过定性实验分析焦耳定律中各个物理量的关系，最终让学生得出焦耳定律.在教授过程中可多次创设有利于学生主动观察、主动实验、主动分析的情景，给学生思考的时间和空间，给学生发展的思维空间.理论推导也可尝试小组合作讨论，总结所学电学公式的关系，让学生自己推导焦耳定律.对于教材中的例题，可以在学生讨论的基础上带领学生进行分析，并且设置变式训练让学生加以巩固.为了让学生加深对本节内容的

5、理解，在教学中可采用讲述、推理、探究、讨论等方法进行教学.最大限度地调动学生积极参与教学活动.充分体现“教师主导，学生主体”的教学原则.教学准备学生电源、滑动变阻器、焦耳定律实验板、电阻丝、U形导管、导线若干./教学设计（设计者：李 静）教学过程设计主要教学过程教学设计教师活动学生活动一、引入新课【自主复习】回顾要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及其综合运用1 .通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定 向移动，请问电场力对定向移动的电荷做功吗？2 .电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能一机械能，如电动车.电能一内能，如电热器.电能一化学

6、能，如电解槽。【情景导入】随着家用电器的增多，特别是空调、电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多，据统计很k部分火灾事故的 原因是导线、插座或开关等兀件温度升高而导致的，请观看下 列图片并思考，电流通过导体为什么会发热，产生的热量与电流 大小和导线电阻等是什么关系呢？学生讨论后得 出结论：做功， 而且做正功.学生结合初中 所学习的焦耳 定律可得出电 能转化为热 能，关系为 Q= I2Rt。学必求其心得，业必贵于专精学习了本节内容，同学们可以学会如何避免误操作导致的电器损坏，也可以教给家人如何安全用电。本节将重点研究电路中的能量问题.二、新课教学(一)电功和电功率【自主学习】引导学生

7、阅读教材，完成卜面问题.问题：1。所谓电流做功，实质上是导体中的 对自由电荷的在做功.2。电流在一段电路中所做的功等于这段电路 、电路中的、二者的乘积，即 W=W.3。单位时间内电流所做的功叫做电功率。电流在一段电路上做功的功率P等于与这段电路的乘积，即 P =Wo(设计意图：培养学生的自主阅读能力和自学能力。)【归纳总结】1.电功(1)电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功。(2)电功的表达式： W= qU =UIt.即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。(3)单位：焦耳，符号为 J.2。电功率(1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电 功

8、率。(2)表送式：P=错误！=UI.(3)单位：瓦特，符号W.(4)物理意义：表示电流做功的快慢。(5)串联电路中：由 P=I2R知错误！=错误！ =.= I2,电阻越大，功率越大；并联电路中：由 P=错误！知P1R1 = P2R2=-=U2,电阻越小， 功率越大.阅读教材，结 合前几节内容 和初中所学知 识，根据自己 的理解填空.结合串、并联 电路知识，自 己总结。说明：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能.可见电功反映了电能转化为其他形式的能的多少.电功的表达式W= UIt以及电功率P= UI适用于所有电流做功和功率的计算。【巩固练

9、习】一根电阻丝，通过2 C电荷量所消耗的电能是 8 J.若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是（）Ao 4 V 16 JBo 8 V 16 J C。4 V 32 J D.8 V 32J【拓展练习】甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中不正确的是（）甲乙A。甲灯的实际功率一定总是 40 WB.将乙灯接入110 V电路中，它的额定功率仍为 60 WCo两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大Do两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少提示:照明灯泡的铭牌上标记的是额定电压和额定功率，由于灯泡随着电压的升高电流增大，灯丝的电功率将会增大，于是温度升高，灯丝电阻率也随之

10、增大，所以电阻增大。当工作电压不是220 V时，灯泡的实际功率/、再是额定功率，但额定功率/、会 随电压变化而交化。练习电功的计算.体会实际功率 和额定功率的 关系。（二）焦耳定律引导学生阅读教材，完成卜面问题。问题：1.电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为W.阅读教材，深化理解。2。电热Q =，热功率P=W.3。若电路中有电动机或电解槽，电能除转化为内能外，还转化为或，它们之间遵从能量守恒定律 .【演示实验】为了让学生进一步的理解焦耳定律 ，对电热与电阻、电热与电流的关系进行实验演示，实验装置如图所示：实验1:研究电热与电阻关系结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产

11、生的热量越多.实验2:研究电热与电流关系结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的 电流越大，这个电阻产生的热量越多.(设计意图：在理论推导的基础上，结合定性实验，让学生感知物理规律离不开实验。)【归纳总结】1.焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比， 跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)表达式：Q= I2Rt。(3)适用范围：Q=I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电 流I通过电阻R时产生的热量(电热).(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内 能。2。热功率单位时间内导体的发热量称为热功率。热功率即电能转化为内能的功率，即P=错误！ =

12、I2r。3.纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻兀件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律1=错误！不遵循欧姆定律，由UIt=I2Rt+ W知U>IR或I错误！能量转化形式电流做功全部转化为内能：W= Q =UIt = 1询=错误！t电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功 W= UIt;电热Q= I2Rt.W= Q + W其他R01心电动机O°元件举例电炉丝、白炽灯电动机、电解槽【例题展示】一个电动机，线圈电阻是0。4 ，当它两端所加的电压为 220 V时，通过的电流是 5Ao这台电动机每分钟所做

13、的机械功有多少？思考问题：(1)电动机消耗的电功率 P电是多少？(2)电动机发热的热功率 P热是多少？(3)根据能量守恒定律，电动机的机械功率与P电、P热的关系如何？解：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率 P电、电动机发热的热功率 P热，转化为机械能的功率 P机。三者之间遵循对比非纯电阻电路，分析能量转化的关系能量守恒定律，即 P电=P热+ P机由焦耳定律，电动机的发热功率为P热= i2r电动机消耗的电功率 P电，即电流做功的功率 P电=IU因此可得电能转化为机械能的功率，即电动机所做机械功的功率P 机=P 电P 热=IU I2R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为w= P

14、 机 t= (IUI2R) t= ( 5X 22052X 0。4) X 60 J=6。54 X 104 J.强调：与能量关系相对应的三个不同的功率，电动机消耗的电功率P电、电动机发热的热功率 P热，转化为机械能的功率 P机。它们之间的关系是 P电=P热+ P机.总结思路：解决此类问题时，先看题目所涉及的电学元件是否是 纯电阻电路，如果是，则用 P电=P热解决问题；如果是非纯电阻 电路，则考虑从能量守恒的角度，利用P电 = P热+P机解决问题.(设计意图：培养学生使用已经掌握的知识解决物理问题的能力.)【巩固练习】家庭用的电吹风中有电动机和电热丝 ，电动机带动风叶转动，电 热丝给空气加热，得到热

15、风将头发吹干，设电动机线圈的电阻为Ri,它与电阻为R2的电热丝串联，接到交流电源上。电吹风两端 电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为 P,如图所示，以下 结论正确的是()|AA.P>IUBo P=I2 (R1 + R2)Co P= IUDo P>I2(Ri+ R2)【拓展练习】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为 1 ，当加在它两端的电压为2.0 V时，电流为0。8 A,且能正常工作.求：(1)它的额定输入功率多大 ？ (2)工作时由导线发热损失的功率多大?(3)它的最大输出功率多大？1 .电热的利用利用电热孵化器孵小鸡，电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方

16、便地控制和调节温度(三)电热的利用和防止2。电热的危害很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：为了通风散热，电视机的后盖有很多孔，电脑运行时要用微型风扇及时散热三、课堂小结回顾本节“你学到了什么?学生观察思考联系生活。学生先自己总结整理，教师再补充、巩固。1。复习本节内容。2 .教材问题与练习15。四、课后作业3 .(分分层次作业”能力提升题)某一用直流电动机提升重物的装 置如图所示，重物质量m=50 kg,电源提供恒定电压 U= 110 V, 不计各处摩擦，当电动机以v=0.90 m/s的恒定速度向上提升重 物时，电路中电流I=5 A,求电动机线圈电阻 R(g取10 m/s2)。= HO

17、 VV板书设计学必求其心得，业必贵于专精、电功和电功率1 电功(1)定义：电场力对电荷做的功，叫做电功(2)表达式：W=qU = UIt( 3)单位：焦耳,符号为 J2 电功率(1 )定义 :单位时间内电流所做的功(2)表达式：P=错误！ = UI( 3)单位：瓦特，符号W(4)物理意义:表示电流做功的快慢二、焦耳定律1 焦耳定律(1) 内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比(2)表达式：Q= I2Rt5 焦耳定律(3)适用范围：Q = I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)4)实质:电流的热效应实质上是电能通过电流

18、做功转化为内能2 热功率单位时间内导体的发热量叫热功率.热功率即电能转化为内能的功率，即P=错误！ = I2R三、电热的利用和防止教学反思根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验,提出问题,进行分析，共同归纳总结.教学中应充分地相信学生， 给学生活动的空间,真正地让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题 , 教学中一定要发挥学生的主体作用。在教学过程中让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性，培养学生解决问题的能力，并将学到的知识与实际相联系，使学生达到学以致用 .本节应该抓住了电功和电热两个基本概念， 教材从实验和理论两个角度研究了电热与电流、 电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难 .在实验基础上再去推导使学生更信服。 同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识。错误 ！詹姆斯普雷斯科特焦耳,英国物理学家，出生于曼彻斯特近郊的沙弗特Salford ) .焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳学必求其心得，业必贵于专精动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介