《焦耳定律》教学设计

《焦耳定律》教学设计一、教学目的：1、知识和技能目的：懂得电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，懂得电热器的原理及构造。2、过程与措施目的：规定学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的措施，学会科学探究、知识迁移的措施，培养学生的科学研究的能力。3、情感态度与价值观目的：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，鼓励学生努力学习。二、教学重点与难点怎样引导学生进行科学探究；怎样使学生在科学探究中掌握科学研究的措施，培养科学研究的能力。三、教法与学法将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间互相反馈，以问题和小组交流贯穿教学的一直，不停提出新问题，不停处理新问题。开课时就将学生4人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，伴随学习的深入，可合适调整小组组员，每个组至少有一种好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习。四、教具与学具学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝（5、10、10欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）。每小组一套。教师用：与学生的基本相似，温度计改用数字的，另加多种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多媒体课件及教学平台。五、探究试验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。六、教学活动实录（部分）：（一）导入新课师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？生：煮饭、照明、吹风。师：这些电器虽然功能不一样，有无共同点？（学生小组讨论，请三位同学上来各拿一种电器，同步通电试验1分钟，并请他们触摸电器和风扇的电动机部分）（凡教师提出问题，教师留有一定的时间，让学生同桌或四人小组讨论）生：它们工作时都会发热。师：对！电流通过任何电器或导体，电器和导体都会发热，这种现象叫电流热效应。（教师板书：电流热效应）师：这种现象中能量是怎样转化的？生：电能转化为内能。（教师板书：电能转化为内能）师：它们产生的热量有什么不一样？生：（学生讨论后）它们产生的热量有多有少。（在学生心里自然产生了“产生热量有多少？”这个问题。）【点评】根据学生的平常生活创设问题情景，提出问题，建立问题期待，能有效地激发学生学习的动机。（二）科学探究焦耳定律：师：既然电流通过用电器产生的热量不一样，同学们会想到什么问题？（学生议论纷纷，举手发言，教师引导）生：……电流通过导体产生的热量与什么原因有关？（学生自己提出问题）师：你们觉得与什么原因有关？（引导学生去猜测）（学生议论纷纷，举手发言，教师引导）生：……也许与电压、电流、电阻、时间或其他等等原因有关。（学生猜测）师：同学们讨论很热烈！猜测对不对呢？（引导学生进入试验研究）生：我们用试验来验证！（通过平时的教学，学生都明白：实践是检查真理的唯一原则，任何问题都要由试验事实来评判）【点评】多种研究问题和教学活动都是由学生自己提出来的，而不是教师强加的，充足体现学生的主体作用，学生充斥爱好和动力去处理自己发现的问题。师：好！下面就请你们以小组为单位设计试验方案（学生设计试验）（学生小组讨论，讨论时间可以长一点）【点评】教师开始不要给任何提醒，以免禁锢了学生的思维，让学生放开思维去思索，培养学生开放型思维能力。师：哪个小组汇报一下你们设计的试验方案？（学生七嘴八舌，但真能设计完整方案的不多，此时需要教师的引导）师：你们说说做这个试验首先要处理某些什么问题？（教师引导学生怎样进行试验设计）生：热量的多少怎样用试验展示出来？生：怎样用试验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。生：用什么样的电路去试验。生：……师：大家想想在前面的学习中有无可以体现热量多少的措施？生：（学生讨论并发言）有热胀冷缩比较热量法，测温度比较热量法等等。师：请××同学谈谈你们的措施。生：我们运用热胀冷缩的措施：找两个相似的烧瓶……师：很好！由于要进行比较，一定要条件相似，因此要用相似的烧瓶……其他小组尚有什么措施？【点评】渗透科学的比较措施：条件相似。生：可以将上述烧瓶中的空气膨胀换成液体（水或煤油）……师：也很好！测温度比较热量法呢？生：可以直接用温度计去测量升高的温度，质量相等的煤油温度升高越多，吸热越多……师：××同学说得很好！只是上述前几种措施是定性讨论措施，只能阐明多少关系，最终这种措施是从定量的角度去考虑的，我们今天就采用他说的这种试验措施，好吗？【点评】渗透教学民主的观念。师：目前再来看看怎样用试验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。大家想想：在前面的学习中，常常学到某个物理量由几种物理量决定，当讨论它与其中一种量的关系时，要使此外的量相似或不变。这是什么措施？生：这是控制变量法。【点评】再次渗透科学的比较措施和控制变量法：条件相似。师：因此我们可以将上述问题分解成三个问题来研究？分解成哪三个问题？生：热量与电流，热量与电阻，热量与时间三个关系问题。师：怎样用试验研究热量与电阻的关系？生：将两个不一样的电阻通以相似的电流（可以串联），比较两个电阻在相似的时间里产生的热量。师：怎样用试验研究热量与电流的关系？生；将两个相似的电阻通以不一样的电流（可以并联），比较两个电阻在相似的时间里产生的热量。师：怎样用试验研究热量与时间的关系？生：选择任意一种电阻，不停通电，观测温度与否随通电时间不停升高。师：综合大家的意见，我们要做三次试验，花的时间太长。为了节省试验时间，能否将上述三次试验合并为一次试验？看哪个小组最先设计好试验电路。（学生小组讨论，画出初步的试验电路图，不一定每个小组都对，教师用投影仪展示某组设计的试验电路图，并请该组代表讲述设计思绪）生：……（用多媒体教学平台展示探究过程中的问题流程图，如右图所示。教师结合该图，小结一下同学们设计试验的过程，并统一认识和完善试验电路）【点评】通过上述引导和展示图例，教会学生学会分解问题和合并问题，学会逐渐处理问题的措施，提高处理问题的能力。此外也倡导了开放性思维、多种处理方案。师：请同学们按照上述我们设计的试验方案开始试验。阐明：学生以小组为单位进行试验操作并记录有关试验数据，教师随时指导试验。（进行试验）试验记录：煤油的初温：T0=____。煤油的末温：T1=____，T2=____，T3=____（三个末温应为同步的温度）。（教师巡视各个小组，有选择地将某个小组的试验数据用投影仪展示出来，并请该组同学将数据转换成下表内容）

电流电阻时间温升大小放热多少试验结论R1与R2比较

R2与R3比较

R3自身比较

师：其他小组试验数据虽然与这不一样，但都与这个数据差不多，可以看出其中的规律。哪个同学说一下，你从这数据中看出了什么？（数据分析，归纳总结）生：……（学生也许说不精确，但大体的意思肯定能说得出来）。师：××同学发现了一种规律，我们不妨把这个规律称为××定律。大家鼓掌祝贺他。其实这个定律早在很数年前，物理学家焦耳就是按照刚刚大家的研究措施，试验研究了很数年才得出的，因此这个定律也叫焦耳定律。（教师用教学平台投影焦耳定律的内容、公式、单位等）阐明：在现实中学试验条件下，该试验可以得出较精确的数量关系。【点评】开展成功与鼓励教育，此外强调了我们的研究措施与物理学家进行科学研究的措施同样，潜意识地使学生认同科学探究的措施。师：有的同学会问：我们一节课就能把这个规律研究出来，而焦耳要用好数年才能研究出来，是不是他有点问题？这里面有几种方面的问题：第一：那时的试验条件不够好；第二：缺乏必要的指导老师，由于在他之前没有任何人研究和懂得这个问题；第三：缺乏与其他科学家的合作与交流，基本上是一种人关门在家研究，要走诸多弯路。而我们有老师指导和小组交流合作，集体的智慧是无穷的；第四：很重要的一点就是试验要精确，试验数据没有什么误差，误差大了就得重新做，否则就不叫规律了。焦耳就是在试验条件简陋的状况下，反复试验了几千次，直至试验很精确了才得出了焦耳定律。师：请问你们哪个小组的试验没有什么误差？生：有较大误差。【点评】通过对焦耳的故事简介，对学生进行科学精神和实事求是精神的教育，并培养学生的科学献身精神，鼓励学生勤奋学习。同步也告诉了学生在科学研究中合作与交流的重要，还为下面的评估作了铺垫。师：能不能找一找误差的原因和改善的措施？（对试验探究的评估）生：（学生讨论后发言）有热量的散失，试管外面包隔热材料。生：有也许这电阻丝的电阻不精确，可换用阻值精确的电阻丝。生：温度计读数不一样步，尽量同步读数。生：三支试管中的煤油质量有误差，最佳用天平精确测量。生：温度计自身不原则，应事先选择原则的三个温度计。生：……师：同学们分析得很好！从这里也可以告诉我们后来进行科学试验研究时，不仅要做好误差分析，更应当在设计试验和试验操作中时刻考虑到怎样才能减小试验误差，这样才能更好地得出规律出来。【点评】评估过程也是对学生进行思维训练的过程，同步也使学生认识到评估的重要性。（三）自学训练学生自己阅读书本上的例题，借此训练学生的自学能力。【点评】该例题不难，书本上解题过程很清晰，学生自己看得懂。学生自己能学的东西要放手让学生自己去获取，没有必要加进教师这一中间环节，逐渐培养学生的自己学习的能力。（四）交流与思索用投影仪将下面问题投影出来，请同学们互相交流见解。1、焦耳定律中有这样一句话：“电流通过导体产生的热量……跟导体的电阻成正比……”，小李想：假如要电炉在一定期间里多放出热量，应当增大电阻丝的电阻。他的想法对吗?为何？2、电风扇通电会发热，这些热量是人们但愿得到的吗？电风扇的能量转化形式怎样？能否想点措施减少电风扇的能量散失？【点评】第一题是检查学生对焦耳定律和科学比较措施的理解，第二题是回应开头，并且让学生思索电热与电功的区别。（五）小结及布置作业用投影仪将教学流程图投射出来，结合该图重点小结一下上述科学探究的环节和措施。【点评】每节课都这样，同学们就逐渐掌握了科学探究的环节和措施，潜移默化地学会了科学探究。布置作业：将上述思索题作为作业，做在作业本上，待老师阅后保留在自己的学习档案袋里。【点评】学生的作业不能总是算过来算过去，常常给学生布置某些文字型和开放型作业可以更全面增进学生的发展。同步，运用所学的科学知识与社会、生活相联络，用科学知识去解释现象，在平常生活中找到所学知识的应用，培养学生的创新意识。

【教学设计阐明】根据素质教育的规定，我们的教学要培养学生的科学素养和创新能力，体现以人为本的教学思想，使学生在学校里得到全面的发展。物理学科是一门以试验为基础的学科，要想学好物理，就得认真仔细地做好试验，倡导学生勇于动手、勤于动手，要多动脑，对试验中看到的现象和学习中碰到的问题，要多问些为何？我们还要突破知识本位的思想，着力培养学生的科学研究的措施和能力。学习物理还要多联络社会与生活，试着用科学知识解释看到的现象，在平常生活中找到所学知识的应用，想一想科学技术给我们的社会带来了哪些好处？同步又带来什么社会问题？应当怎样处理？力争使自己的教学富有时代气息，突出科技、技术、环境和社会三大主题，增强学生的社会责任感和时代紧迫感。我们的教学目的包括三个方面：知识和技能目的、过程与措施目的、情感态度与价值观目的，《焦耳定律》一节内容若仅从知识和技能目的来看，仅是让学生理解和运用焦耳定律的公式，这是很轻易到达的，教师多出几道例题让学生训练就可以使学生学会运用公式了。然而这是远远不够的，主线没有到达教学目的。教师再补做一下演示试验，也仅仅是让学生增长某些感性认识，使学生对焦耳定律产生某些认同感，加深记忆，培养学生某些试验技能和尊重试验的精神。这仍然是不够的，完毕的仍然是浅层次的教学目的，过程与措施、情感态度与价值观目的很难体现。为了全面完毕各项教学目的，我们必须充足挖掘隐含在该节内容中的素质教育原因对学生进行教育。首先，把教师的演示试验改为学生的科学探究试验，严格按照科学探究的环节开展，此外，将学生进行分组，加强同桌和小组同学间的交流与讨论。学生在自己提出的问题驱动下去探究，在讨论交流中进行思维的沟通和碰撞，这些都是发明学习的重要手段，既能培养学生的试验动手能力，又能培养学生的合作学习精神和探求真知的爱好，能使学生积极活泼的学习，真正成为学习的主体，更重要的是使学生真正体验到科学发现的成功喜悦，得到了科学探究的方和科学研究的能力的培养，领悟科学的思想和精神，为他未来的科学研究奠定了基础。

附：《焦耳定律》中的素质教育时至今日，以创新教育为关键的素质教育早已深入人心，人们不再谈论需不需要开展素质教育，而是探讨怎样去开展素质教育。学生每天大部分时间在学校上课，因此课堂教学是素质教育的主阵地，素质教育的任务重要靠课堂教学来完毕。怎样在课堂教学中开展素质教育？这是值得每位教师研究的问题。下面我就人教版初三物理《焦耳定律》的课堂教学实例，来谈谈我在这节课中开展素质教育的某些做法，供老师们参照。一、《焦耳定律》内容概述该节的教学目的有：懂得电流的热效应，懂得电热器的原理和应用，理解焦耳定律，会用焦耳定律进行简朴的计算。教材次序为：简朴阐明电流的热效应；重点讲述焦耳定律（试验、归纳、规律、公式、练习）；讲述电热的应用。我在教学中基本上按教材内容和次序进行教学，只是改动了两个地方：1、演示试验：为了节省试验时间，将试验电路改为如图的电路，做一次试验即可；将烧瓶改为大试管，里面装上相等质量的煤油，减少煤油的质量，轻易升高煤油的温度；直接用数字温度计测量温度，既测量精确又增大了可视度。2、对隐含在该节知识点以外的科学素质内容加以归纳总结，培养学生的科学素质。二、该节教学中的素质教育中学教育是基础教育的一部分，也是一种素质教育。素质教育的内容很丰富，在物理教学中对学生进行素质教育，重要是对学生进行科学素质教育，提高学生的科学素质。科学素质是指人们在认识自然和应用科学知识的过程中所体现出来的一种特质，一种人的科学素质是其整体素质的重要构成部分，重要包括科学知识、科学能力、科学措施、科学精神等几方面。在该节课中，我全方位地对学生进行科学素质的教育和培养，下面分别阐明：1、科学知识的教育：科学知识是科学素质的基础，没有科学知识就谈不上科学素质。对物理学而言，物理概念和规律是物理知识的关键内容。在该节课中，上述教学目的就是学生要掌握的知识，我的教学活动也是围绕它们展开的，但愿通过教学让学生掌握这些知识。这也是大多数老师最为重视的教学内容（即传授知识）。2、科学能力的培养：素质教育是人的全面素质的教育，而能力是人的全面素质的关键，是直接影响活动效率、使活动顺利完毕的个性心理特性。能力不是既定的知识自身，而是获取和处理知识的方式。一种人有多种各样的能力，其中科学能力是人最重要的一种能力，是科学素质的首要原因，也是我们课堂教学的重点发展对象。在该节课中我对学生进行了下面几种能力的培养：A、观测和试验的能力：为了研究决定电流通过导体产生热量的原因，我做了演示试验，通过演示试验加强了学生的观测和试验的能力的培养：观测老师装配好的电路，规定画出试验电路图；用煤油吸取的热去替代电流产生的热的试验原理；观测温度计示数变化的状况；从温度计示数上升的多少，得出产生热量的多少；比较三个电阻产生的热量的多少，归纳出试验结论等。B、分析综合能力：该节的演示试验只是分别得出了热量与某个原因的关系，并没有在一次试验中得出热量同步与三个原因的关系，这就需要在演示试验基础上的归纳和综合，综合三个原因得出焦耳定律。在这个思维过程中，学生得到了分析综合能力的锻炼。C、理解能力：焦耳定律是由三个“成正比”构成，对“成正比”怎样理解是一种难点。我在教学中引导学生：成正比就是在其他原因相似或不变的条件下，热量随某个原因成正比例的增大或减小。还将此节的一种练习题拿过来让学生讨论：既然热量与电阻成正比，那么时间相似时，是电阻大的还是电阻小的产生的热量多？通过这样的方式，不仅使学生理解了焦耳定律的内涵，并且培养了学生的理解能力。D、推理和计算能力：在得到焦耳定律的公式后，为了巩固它，在书本例题求热量的基础上，我又增长了两个小练习题，分别求时间和电阻，这就需要将焦耳定律公式从原始形式推理到此外的形式，在这些练习中培养了学生的推理和计算能力。3、科学措施的教育：科学措施是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的对的的思维方式和行为方式，是们认识的改造客观世界的有效工具。科学措施与科学知识之间存在着内在的必然联络，知识是措施的基础，由于它反应了客观现实的规定和规律，但这并不意味着知识可以自动转化为措施，更不能把知识和措施简朴等同起来。对于人的活动来说，措施比知识更重要，措施可以被看作运用知识的知识。我们教师要在教学中加强对学生进行科学措施的教育，为他们未来的的科学研究打下措施论的基础。正如卢梭所说：“问题不在于给他们讲授科学，而是教给他们某些措施，以便他们增进了科学爱好后来可以进行研究工作”。那么在该节课中我们可以教给学生什么科学措施呢？A、科学探究的措施教育：该节重点是焦耳定律，焦耳定律和其他物理规律或概念同样，都是科学家在科学试验研究的基础上得出的规律。这些规律对于人类来说是已知的，但对于未学的学生来说是未知的。我们在教学中，完全应当引导学生像科学家那样，自己去把规律探究出来，这就要讨教师教给学生科学探究的措施。这种科学研究的环节一般为：①提出要研究的问题，②进行合理的猜测，③设计研究试验，④进行试验研究，记录现象和数据，⑤分析现象和数据，得出初步结论，⑥结论推广：在大量反复试验研究的基础之上，上升为规律。在得出了焦耳定律之后，我归纳了科学探究的基本措施或环节：提出问题→进行猜测→设计试验→科学试验→数据分析→得出结论→上升规律。B、物理试验措施的教育：物理试验措施诸多，物理教学中应尽量教给学生某些物理试验的措施。运用本节的试验至少可以教给学生两种试验措施：等量替代法：由于热量很难直接测量，因此在研究电流产生的热量时，让煤油来吸取电流放出的热，煤油吸取的热等于电流产生的热量，而煤油吸取的热可以通过测量质量和升高的温度测量出来。这就是等量替代法，即让一种轻易测量的量去等量替代很难测量的量。控制变量法；在研究电流通过导体产生的热量的试验中，为了研究热量与电阻的正比关系，采用电阻R1、R2串联，让电流和时间相似；为了研究热量与电流的关系，采用电阻R2、R3不一样方式并联，让电阻和时间相似；为了研究热量与时间的关系，可比较同一种电阻（电流与电阻相似）的状况。这就是控制变量法，即在研究某物理量与它的某个影响原因的关系时，必须让其他影响原因相似或不变。等量替代法和控制变量法既是物理试验措施，又是物理思想，在物理学习和研究中常常用到，学生必须掌握这些措施。4、科学精神的教育科学精神作为文化科学深层构造中所包括的一套价值和规范的复合体，从总体上说就是不停探索、不停发展的精神。有了科学精神，任何人都也许在各自专业中有所发现，都也许不停获得新成就。作为教育工作者，我们要从小就培养学生的科学精神。该节课中我运用教材的内容培养了学生的下列精神：A、求实精神：科学是老诚实实的学问，来不得半点虚伪和骄傲，科学就是实事求是，就是追求真、善、美。在教学中，我们要培养学生的求实精神。该节中有演示试验，试验的关键就在于“实”，要让事实说话、让数听说话。由于我们用数字温度计测量较精确，从试验数据确实可以看出热量与电阻或时间成正比，学生很信服。对于热量与电流平方成正比，虽然不是很严格成正比，有些误差，但也要阐明一下误差的来源，在试验௯差范围内仍然成正比。这样可以逐渐使学生养成实事求是的科学精神。B、创新精神：科学工作是一种发明性的工作，没有发明性，就谈不上科学。同样，教育是对学生的再塑造，也是一种发明性工作，要时刻培养学生的发明精神。该堂课为了节省演示试验时间，将书中的演示试验改革了，这是一种教学创新，也是想借这个事例告诉我们的学生，不要迷信书本，不要迷信权威，在平时的学习中，为了更好地到达学习的目的，可以用最佳的方式去学习，可以用书本上没有的、自己发明的措施去学习。C、献身精神：科学研究决不是一种自私的欢乐，追求科学是一种无私的奉献。为了培养学生献身科学的精神，在得出焦耳定律时，我用几分钟讲述了焦耳的生平及其对物理学的奉献，讲述了他用毕业心血，在试验条件很差的状况下，反复无多次的试验，终于精确得出了能的转化和守恒定律、热功当量及焦耳定律等事迹，潜移默化地教育学生为追求真理而奉献自己的才智。5、辩证思想和安全意识的教育：辩证思想和安全意识也是素质教育的重要内容，尤其在理科教学中要让学生明白事物的因果关系，懂得用全面的联络的、而不是片面的孤立的观点去认识事物、认识自然，使学生在学习过程中，不知不觉地养成辩证唯物主义科学观。在讲电热的应用时，我不仅讲电热有利的一面，也强调电热不利的一面，人们在使用电热器的时候，要尽量减少电热导致的危害，