电能与电功率17.3

17．3探究电流的热效应跟电阻的关系1、教学目标：知识与技能1．通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。2．知道什么是电流的热效应及其电热现象的实质。了解焦耳定律。知道电热现象的应用和控制。过程与方法3．经历分析论证电热现象跟电阻之间关系的过程，体验科学思维方法，包括数学分析的方法的意义。4．经历电热现象跟电阻之间关系的验证实验设计过程，领悟实验原理、控制变量方法、实验器材的选择，实验证据的收集、步骤的安排等因素在实验设计中的作用。情感、态度与价值观5．继续培养学生分析论证和实验验证的兴趣。能从利弊两个方面认识电热现象，体验辩证的思想观点分析问题。2、教材说明教材开门见山给出电热效应概念，并提出电热跟哪些因素有关的问题。接着利用图示方法展现两个电热效果跟电阻完全相反关系的事例，将问题具体到跟电阻是正比，还是反比的关系上来。然后引导学生经历分析论证和实验设计与验证两个活动过程，进而认识电热跟电阻成正比和成反比的条件。最后介绍焦耳定律和电热效应的应用与控制。3、教学建议：本节首先列出两个值得注意的现象作为引言，接着安排了两个段标，即“正比还是反比”和“电流热效应的应用与控制”。建议本节课用“引出电热效应概念”、“视图提出问题”、“分析论证”、“实验设计与验证”、“介绍焦耳定律，说明电热的应用与控制”五个方面来完成。重点在分析论证和实验设计与实验验证三个活动过程的组织与安排上。在本节引言中，教师首先要列举事例说明电热是通电导体的普遍现象，即通电的导体总是会发热的，因此物理学中将这种现象叫做电流的热效应。接着引导学生看图17-8并阅读图下的文字，说明要解释这两个值得注意的现象，就必须要探究电流的热效跟导体的电阻到底有怎样的关系。正比还是反比这一段标源于引言中两个有趣的现象，因此，教材在这一段标下安排了实验探究和分析论证两个活动。第一个活动是实验探究，教材采用图文结合的方式介绍某同学设计的实验，让大家来讨论这个实验的原理。由于这个原理比较复杂，因此教师在教学中要让学生弄清这个实验设计的思路，当同学们明白了实验的设计思路，自然会说出这个实验的原理。为了让学生弄清实验设计思路，建议教师应作如下点拨：1．让同学们看图17-9（a），指出该同学用两个阻值不同的电阻串联，以达到控制通过两只电阻的电流相等，进而比较它们的发热现象。2．接着再让学生看图17-9（b），说明该同学为了使两只电阻的发热现象能观察到，利用热传递知识将两只阻值不同的电阻丝没入等质量的煤油中，电阻丝通电发热，便将热量传递给煤油，煤油的温度就会上升，于是通过温度计的读数就能进行比较了，由于两只容器中煤油质量相等，比热容相同，温度高的自然是吸收的热量多。通过上述点拨，再让学生概括这个实验用到了哪些物理知识，当同学们说出了“利用串联电路的电流相等，采用通电的电阻丝与煤油之间的热传递，通过比热容相同，质量相等的煤油吸热升温来比较在电流相同的条件下，电阻跟电热效应的关系”之后，再告诉学生这些知识就是这个实验的原理。在这里建议教师还可以让学生思考如果将两只电阻并联，即在电压相等的情况下能否将个实验进行改装，改装后的实验结果又是怎样的呢？为了使串联电阻和并联电阻两个实验结果都能出来，建议教师将全班同学分成两个大组，因为所用器材都是相同的，只不过电路的连接方式不同，让全班同学做一种连接方式的实验和两种连接方式的实验是一回事，不如做两种连接方式的实验，这样可以一次性出来两个实验的结果，何乐而不为。相信，教材将来会作这样的改动。只要同学们真正弄懂这个实验的原理，安装实验和进行实验并不困难，学生参照教材要求收集数据，通过数据分析得出“在电流一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量就越多，在电压一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量就越少”的结论也不会有困难。第二个活动是分析论证，教材中已经给出分析论证的路子，教师应要求学生沿着这个路子进行推导得出电功率的P=I2R和P=U2/R另外两种表达式。并从推导中知道在通过导体电流相等的条件下，导体产生的热量跟电阻成正比，而在加在导体上的电压相等的条件下，导体产生的热量跟电阻成反比。可见，电热效应跟电阻之间的正、反比关系是有条件的，它们并不矛盾。电流热效应的应用与控制在这一段标下，教材用简短的文字结合图示，一方面简单介绍焦耳定律，另一方面列举大量例子说明电热效应的应用十分广泛，同时又利用电视机、笔记本电脑和电冰箱的图示，让学生思考这些电器是怎样散热的，并交流讨论自己所知道的电器散热措施和散热装置。因此，教师要在简单介绍焦耳定律内容之后，要组织学生交流讨论电热效应的利和弊，以及怎样趋利避害。建议教师在这里向学生渗透事物的两面性辩证观点是很有意义的，这也是课标的要求。可见，本节课的重点是电流热效应概念建立和通过“分析论证与实验验证”两条途径认识电流热效应跟电阻之间关系的条件，领悟分析论证与实验验证的意义。同时能从认识电热现象的利弊中体验辩证思想观点的应用。4、教学评价课堂测评1．我们知道任何导体都有电阻，因此电流通过导体均会受到阻碍作用，那么，想一想，电流通过导体的发热现象，其实质是什么？2．在分析论证电热效应跟电阻关系中，你用到了哪些方法和知识？3．从电热既有对人类有利的一面，也有有害的一面中，你感悟到了什么？参考答案：1．通电导体发热说明电能转化为内能，因此电热现象的实质是电力做功的结果。2．欧姆定律；电功率表达式；串联电路中电流相等和并联电路中电压相等的规律性。3．初步认识到自然界事物的两面性，如电热现象、摩擦现象、声现象、光现象等，它们均具有两面性，即对人类既有有利的一面，也有不利的一面，因此人类要学会趋利避害，遵循自然规律，合理利用自然规律，与自然和谐共存。本节“自我评价与作业”参考答案1．要说出电热器名称，如电吹风、电热毯、电熨斗、电暖器、电烤箱等，农村孩子家庭可能没有那么多的电热器，但可以让他们到电器商店去调查。2．电热可以帮助人类取暖，冶炼金属，进行科学实验等，但有些电器因电热更大也会损坏电器，如电脑、电视机等，因此需要散热。3．由于导体的电阻跟长度成正比，当电阻丝剪去一半再接到220V的电路中