《六、电流和热效应》教学设计(湖南省省级优课)-物理教案

蓝山县物理教研活动资料—教学设计（2018年5月）主持、制作、任教、交流：蓝山二中蒋荣军教学课题：第六节电流的热效应任课教师：蒋荣军教材分析《电流的热效应》选自于高中物理人教版选修1-1第一章《电场电流》第6课《电流的热效应》。本课是为选修文科学生学习使用，内容难度不大。本课从生活中电流通过用电器发热入手，介绍电流的热效应。在此基础上,引导学生猜测电热的多少与哪些因素有关，从而迅速地切入正题用实验的方法研究电热与电流、电阻和时间的关系。这样体现了物理知识“从生活中来”的指导思想,也体现了运用控制变量法物理研究问题的方法。之后引入焦耳定律，进行第二部分教学，再讲白炽灯也是电流热效应工作，最后归于节约能源，进行正确良好生活教育，让知识服务于人民。在本课中巧妙地启发学生的思维,精准的实验视频，严谨的探究方法，良好的分析过程都是闪光点,是一节优秀的实验探究课。二、教学目标设计知识与技能用实验探究电流通过导体时，电能转化为导体的内能与哪些因素有关，重点通过实验研究导体通电时发热与导体的电阻电流通电时间的关系。2、理解焦耳定律并能够用焦耳定律解决一些实际问题。3、了解白炽灯的工作原理，了解节约电能的一些方法。过程与方法学会运用控制变量法研究导体通电时发热与导体的电阻、电流、通电时间的关系。（三）情感态度与价值观通过对本节的学习，充分了解电流的热效应，体会电能的广泛运用，并养成良好的节能习惯。三、教学重点设焦耳定律的理解四、教学难点设计如何探究导体通电时发热与导体的电阻、电流、通电时间的关系五、教学用具设计焦耳定律演示器，电流表，学生电源，导线，多媒体教室，教学课件。六、教学过程设计（一）导入新课观看视频：电阻丝通电后，一会儿就热的烫手图片展示，电脑中的散热器。电脑用的久了会热的烫手，需要散热图片展示，热得快电热器通电发热一段时间能够将水烧开思考：我们生活中有很多这样的实例，这是为什么呢？小结：电流通过导体时，能够使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应。导体通电时发热的多少和哪些因素有关？有什么关系呢？接下来就让我们共同走入生活中的热效应，去探究它们的奇妙之处。（二）新课内容之一：电流的热效应猜想：电流通过电阻产生的热量跟哪些因素有关？电阻R②电流I③通电时间t事实上，导体通电时发热的多少与哪些因素有关呢？接下来我们通过一个演示实验来探究这个问题演示1．实验器材：①阻值不同的电阻丝A、B②两瓶密封质量完全相等的空气箱③两支简易温度计④电源⑤导线

2．实验方法：控制变量法2．实验过程：

（1）阻值不同的电阻丝A、B分别浸在质量完全相等的空气箱里，两者串联起来，通过变阻器和开关接到电源上。

（2）测量两简易温度计的初始刻度并做记录。

（3）闭合开关，过几分钟后再测空气箱的温度并做记录，同时记下这次通电的时间，比较两空气箱内的温度。电流相同通电时间相同，电阻大的产生的热量多，电阻小的产生的热量小，金属丝产生的热量跟金属丝的阻值成正比。电阻一定，通电时间一样，电流越大产生热量越多。（三）新课内容之二：焦耳定律英国物理学家焦耳通过一系列实验发现电流发热具有下述规律：

1．定义：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律

2．公式：Q=I2Rt

Q表示热量，用I表示电流；

R表示导体的电阻，t表示通电的时间3．电流产生热量的其他表达式:只适用于只有电阻的电路，(电能全部转化为内能)的情况4．单位：I—安R—欧t—秒Q—焦根据焦耳定律知道，只要有电阻存在，电路中就会产生热。

根据电流的热效应，人们制成各种电热器，如电热水器、电熨斗、电热毯等。过去安装在电路上的保险丝，也是根据电流的热效应设计的，它在电流过大时会因发热而熔断，起到保护电路的作用。我们知道，电热器使用的时间越长，产生的热越多，消耗的电能也越多。

5．电热定义：在物理学中，把电热器在单位时间内消耗的电能叫做热功率。如果一个电暖器在时间ｔ内产生的热量为Ｑ，那么它的热功率为：公式：单位：瓦Ｗ与电功率区分：电功和电热的关系（W和Q的关系）①在电热器电路(只有电阻的电路)中：（电能几乎全部转化为内能）W=Q（W=ＵIt）=（Q=I2Rt）②在其他电路中：（如电流通过电动机做功时，大部分电能转化为机械能）W>Q（W=ＵIt）>（Q=I2Rt）新课内容之三：白炽灯利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光。这就是白炽灯泡的发光原理。

为了避免高温下金属丝迅速氧化这段，灯泡要抽成真空或充入惰性气体。白炽灯的发光效率比较低，浪费能源，逐渐被各种考气体通电发光的灯管所代替。现在，我们的生活中有各种各样的电灯。电灯的出现，改变了人类日出而作、日落而息的生活习惯。电灯不仅延长了人们的工作时间，而且使舞台光辉夺目、城市夜景绚烂炫目。思考与讨论：节约用电途径阅读以下文章。

新华网江苏频道南京1月13日电2004年，南京市缺电的状况将有可能由去年的季节性缺电变为全年性缺电。其中夏季三个月份将是用电高峰。电力专家指出，普通市民也应掌握科学的用电方式，缓解目前电力紧张的压力。用电如此紧张，我们该怎样节约用电呢？家电不要待机

现在的家用电器大多有待机功能，每一台电器设备在待机状态下耗电3-10瓦不等。电视、音响、电脑以及其他多种家用电器，在电源开关未关闭的情况下，它们的红外线接受电路、控制电路处于工作状态，仍在耗电。因此，市民尽量不要使家电处于长时间待机状态，家电不用时要彻底断开电源。换用节能灯

现在的家庭都安装了漂亮的吊灯，有的吊灯要十几个白炽灯泡。如果把白炽灯改成怒色调的节能灯，在同样的亮度下用电量可以减少很多。

······

查一查家中的各种电器，你发现家里的哪些方面存在浪费电的现象？

你家有哪些可行的节约用电的途径？（五）课堂小结1．与导体通电时发热有关的因素

电阻、电流、通电时间

2．焦耳定律Ｑ=I2Rt

3．热功率Ｐ＝Ｑ/t=I2R

4．热功率与电功率的区别

W=Q（W=ＵIt）=（Q=I2Rt）

W>Q（W=ＵIt）>（Q=I2Rt）

5．电流热效应的应用

白炽灯、电动机、电热水器、电饭锅、电熨斗等等。（六）课堂练习练习1：（1．）电流I通过一端电阻为R的电路在时间t内产生的热Q=_________,这就是焦耳定律．

（2）．在物理学中,把_______在单位时间消耗的电能叫做热功率．

（3）．如果一个电暖气在时间t内产生的热量为Q,那么,它的热功率P=______=_______．练习２：简述白炽灯的发光原理。利用电流的热效应，使通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光。这就是白炽灯泡的发光原理。

为了避免高温下金属丝迅速氧化这段，灯泡要抽成真空或充入惰性气体。练习３：某电热器电阻丝的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？【解析】由于Ｑ=I2Rt

则Ｑ=(1A)2×2Ω×60S

=120Ｊ答：1分钟产生的热量是120J。练习４：一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟，求：（1）消耗的电能W

（2）产生的热量Q。已知：电动机U=380VI=10A