第十八章第4节《焦耳定律》教学设计 -2024-2025学年人教版物理九年级上学期

第十八章第4节《焦耳定律》教学设计--2024-2025学年人教版物理九年级上学期授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容教材：2024-2025学年人教版物理九年级上学期

章节：第十八章第4节《焦耳定律》

内容：焦耳定律的基本概念、焦耳定律的数学表达式、焦耳定律的应用实例。核心素养目标分析学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在进入九年级物理学习之前，已经学习了基础的电学知识，包括电流、电压、电阻等基本概念。他们可能已经接触过电路的基本连接方式，以及简单的电路分析。然而，对于焦耳定律这一概念，他们可能还缺乏深入的理解。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

九年级学生对物理学科通常表现出较高的兴趣，尤其是与日常生活相关的物理现象。他们的逻辑思维能力逐渐增强，能够通过观察和实验来理解物理规律。学习风格上，部分学生可能更倾向于通过实验操作来学习，而另一部分学生可能更偏好通过公式推导来理解概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习焦耳定律时，学生可能会遇到以下困难：一是理解焦耳定律的物理意义，即电流通过导体产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系；二是掌握焦耳定律的数学表达式，并能够正确应用；三是将焦耳定律应用于实际问题中，如计算电路中的热量损失。此外，学生可能对电学中的定量分析感到不适应，需要教师提供足够的指导和练习。教学方法与策略1.教学方法：采用讲授与实验相结合的方法，通过讲解焦耳定律的基本概念和公式，引导学生理解其物理意义。同时，引入讨论和案例研究，增强学生对理论知识的实践应用能力。

2.教学活动：设计“电流热效应”实验，让学生亲手操作，观察电流通过电阻丝产生的热量。通过角色扮演，让学生扮演电路元件，模拟电路中的电流热效应。

3.教学媒体：使用多媒体教学软件，结合动画和视频，直观展示焦耳定律的原理和应用。同时，利用实物模型和电路板，让学生在实际操作中加深理解。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：在课前一周，教师通过学校在线平台发布预习PPT，包含焦耳定律的基本概念、相关公式和几个简单的实验案例。

设计预习问题：围绕“如何通过实验验证焦耳定律？”设计问题，如“电流、电阻、通电时间如何影响热量产生？”等。

监控预习进度：通过在线平台查看学生提交的预习笔记和思维导图，了解预习情况。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生通过PPT和实验案例，初步了解焦耳定律。

思考预习问题：学生在阅读过程中，针对问题进行思考，记录初步的理解和疑问。

提交预习成果：学生将预习笔记和思考结果以电子文档形式提交。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过预习资料和问题，培养学生的自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台，方便监控和交流。

作用与目的：

让学生提前接触焦耳定律，为课堂学习打下基础。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：以“生活中的电流热效应”为引，例如展示电暖器加热的图片或视频，引出焦耳定律。

讲解知识点：详细讲解焦耳定律的数学表达式和物理意义，使用实例帮助学生理解。

组织课堂活动：进行“电流热效应”实验，让学生观察并记录数据，分析电流、电阻和时间对热量的影响。

解答疑问：学生在实验过程中提出的问题，教师及时解答。

学生活动：

听讲并思考：学生认真听讲，思考焦耳定律的应用。

参与课堂活动：学生积极参与实验，记录数据。

提问与讨论：学生在实验后提出自己的观察和疑问，与同学讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解，使学生掌握焦耳定律的核心内容。

实验活动法：通过实验，让学生体验物理定律的实际应用。

合作学习法：通过小组讨论，培养学生的团队合作能力。

作用与目的：

通过讲解和实验，帮助学生深刻理解焦耳定律，并能应用于实际问题。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置设计电路图的作业，要求学生设计一个电路，并计算在一定时间内产生的热量。

提供拓展资源：推荐与焦耳定律相关的物理实验网站或书籍。

反馈作业情况：对学生的作业进行批改，提供反馈。

学生活动：

完成作业：学生根据作业要求，完成电路设计计算。

拓展学习：学生利用推荐资源进行进一步学习。

反思总结：学生反思自己在学习过程中的收获和不足。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过作业和拓展资源，鼓励学生自主探索。

反思总结法：通过反思，帮助学生总结学习经验。

作用与目的：

巩固学生的知识点，提高学生的实践应用能力，并通过反思促进自我提升。教学资源拓展一、拓展资源

1.焦耳定律的实验原理与应用

-焦耳定律的实验原理：通过实验演示电流通过导体时产生的热量，如使用电流表、电阻丝、温度计等设备。

-焦耳定律在实际应用中的体现：例如，电热水器、电炉、电暖气等家用电器的工作原理。

2.电阻与电流的关系

-电阻的定义和影响因素：电阻是导体对电流阻碍作用的大小，受材料、长度、横截面积和温度等因素影响。

-电阻与电流的关系：根据欧姆定律，电流与电阻成反比，即电流越大，电阻越小。

3.电能的转换与守恒

-电能的转换：电能可以转换为热能、光能、机械能等。

-电能守恒定律：在一个封闭系统中，电能的总量保持不变。

4.热力学基本概念

-热量与温度：热量是物体内部能量的一种表现形式，温度是物体热运动程度的度量。

-热传递方式：热传递有三种方式，即传导、对流和辐射。

二、拓展建议

1.实验探究

-学生可以设计实验，探究不同电阻、电流和时间对焦耳定律的影响。

-通过实验，学生可以更好地理解焦耳定律的物理意义，提高实验操作能力。

2.应用案例分析

-教师可以提供一些实际应用案例，如家用电器、工业生产等，让学生分析焦耳定律在这些领域的应用。

-通过案例分析，学生可以加深对焦耳定律的理解，提高解决实际问题的能力。

3.电阻与电流的关系研究

-学生可以研究不同材料的电阻特性，如金属、半导体、绝缘体等。

-通过研究，学生可以了解电阻与材料、长度、横截面积和温度等因素的关系。

4.电能转换与守恒探讨

-教师可以引导学生探讨电能转换的实际应用，如电动机、发电机等。

-通过探讨，学生可以了解电能转换过程中的能量守恒定律。

5.热力学基本概念拓展

-教师可以介绍热力学第一定律和第二定律，让学生了解热力学的基本原理。

-通过学习，学生可以更好地理解热传递和能量转换的过程。

6.课后作业与拓展

-教师可以布置一些与焦耳定律相关的课后作业，如计算电路中的热量损失、设计电路等。

-学生可以利用网络资源，如科普网站、教育论坛等，查找相关资料，提高自己的知识水平。

7.小组合作与交流

-教师可以组织学生进行小组合作，共同完成拓展学习任务。

-通过小组合作，学生可以培养团队协作能力，提高沟通能力。

8.课外实践活动

-教师可以鼓励学生参加课外实践活动，如参观发电厂、参观科技馆等，让学生亲身体验物理知识在实际中的应用。内容逻辑关系①焦耳定律的基本概念

-焦耳定律的定义：电流通过导体产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比。

-焦耳定律的表达式：Q=I²Rt。

-焦耳定律的单位：热量（Q）的单位是焦耳（J），电流（I）的单位是安培（A），电阻（R）的单位是欧姆（Ω），时间（t）的单位是秒（s）。

②焦耳定律的应用

-热量计算：如何利用焦耳定律计算电路中的热量。

-能量转换：焦耳定律在电能转换为热能中的应用实例。

-安全考虑：焦耳定律在电路设计和安全操作中的重要性。

③焦耳定律的实验验证

-实验原理：通过实验验证焦耳定律，观察电流通过导体产生的热量。

-实验步骤：设置实验电路，连接电流表、电阻丝和温度计，记录电流、电阻和通电时间，测量温度变化。

-实验结果分析：分析实验数据，验证焦耳定律的正确性。典型例题讲解例题1：

一电路中的电阻为10Ω，通过电阻的电流为2A，通电时间为5分钟，求通过电阻产生的热量。

解答：

根据焦耳定律，热量Q=I²Rt。

代入已知数值，Q=(2A)²×10Ω×5min×60s/min。

计算得，Q=4×10×5×60J=12000J。

例题2：

一个电热水壶的电阻为20Ω，当它接入220V的电源时，求通过电热水壶的电流和1分钟内产生的热量。

解答：

首先，根据欧姆定律计算电流I=V/R。

代入已知数值，I=220V/20Ω=11A。

然后，根据焦耳定律计算热量Q=I²Rt。

代入已知数值，Q=(11A)²×20Ω×1min×60s/min。

计算得，Q=121×20×60J=145200J。

例题3：

在电路中，有一段电阻为15Ω的导体，当电流为3A时，求1小时内通过该导体的热量。

解答：

根据焦耳定律，热量Q=I²Rt。

代入已知数值，Q=(3A)²×15Ω×1h×3600s/h。

计算得，Q=9×15×3600J=486000J。

例题4：

一电路中的电阻为25Ω，若要使通过电阻产生的热量为750J，电流应为多大？通电时间为多少？

解答：

首先，根据焦耳定律的公式Q=I²Rt，可以推导出电流I=√(Q/Rt)。

代入已知数值，I=√(750J/25Ω)。

计算得，I=√30A≈5.48A。

然后，根据焦耳定律的公式Q=I²Rt，可以推导出通电时间t=Q/(I²R)。

代入已知数值，t=750J/((5.48A)²×25Ω)。

计算得，t≈0.4小时。

例题5：

一个电路中的电阻为30Ω，若要使1分钟内通过该电阻的热量为1800J，电流应为多大？

解答：

根据焦耳定律的公式Q=I²Rt，可以推导出电流I=√(Q/(Rt))。

代入已知数值，I=√(1800J/(30Ω×1min×60s/min))。

计算得，I=√(1800J/1800s)A。

计算得，I=1A。课堂1.课堂评价

课堂评价是教学过程中不可或缺的一部分，它有助于教师了解学生的学习情况，及时调整教学策略，确保教学目标的有效达成。以下是对课堂评价的具体实施方法：

（1）提问与反馈

在课堂教学中，教师可以通过提问的方式检验学生对焦耳定律的理解程度。例如，提出如下问题：

-焦耳定律的数学表达式是什么？

-焦耳定律中的各个物理量分别代表什么？

-如何应用焦耳定律计算电路中的热量？

（2）观察与记录

教师应密切关注学生在课堂上的表现，包括参与度、注意力集中程度、实验操作能力等。通过观察，教师可以记录下学生的优点和不足，为后续的教学提供参考。

（3）小组讨论与协作

在课堂活动中，教师可以组织学生进行小组讨论，让学生在合作中学习。通过小组讨论，教师可以观察学生的沟通能力、团队协作能力和问题解决能力。

（4）课堂测试

定期进行课堂测试，检验学生对焦耳定律知识的掌握程度。测试可以包括选择题、填空题、计算题等多种形式，以全面评估学生的学习效果。

2.作业评价

作业是课堂学习的延伸，通过作业评价，教师可以了解学生对知识的巩固和应用能力。

（1）作业批改

教师应认真批改学生的作业，对作业中的错误进行纠正，并给予详细的点评。在批改过程中，教师应关注学生的解题思路和方法，以及是否存在理解偏差。

（2）反馈与鼓励

作业批改后，教师应及时将反馈意见传达给学生，鼓励学生在后续的学习中继续努力。对于表现优秀的学生，教师应给予表扬和肯定，激发学生的学习兴趣。

（3）作业分析与改进

教师应定期对学生的作业进行分析，了解学生的学习难点和易错点，为教学改进提供依据。针对学生的薄弱环节，教师可以设计针对性的辅导和练习，帮助学生克服困难。

3.评价工具与方法

（1）评价工具

课堂评价和作业评价可以使