焦耳定律教案示例

(一)教學(xué)目的
1.知道電流的熱效應(yīng)。
2.在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引出焦耳定律。
3.理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其運(yùn)用。
(二)教具
如圖的實(shí)驗(yàn)裝置一套(比課本上圖9梍7的實(shí)驗(yàn)裝置多用一個(gè)乙瓶和一塊電流表)。
(三)教學(xué)過(guò)程
1.引入新課問(wèn):(
l)燈泡發(fā)光一段時(shí)間后,用手觸摸燈泡,有什么感覺(jué)?為什么?(
2)電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后,用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺(jué)?為什么?學(xué)生回答:發(fā)燙。是電流的熱效應(yīng)。
再通過(guò)課本本節(jié)開(kāi)始的“?”和圖1,引入新課。
2.進(jìn)行新課:
①介紹如圖1的實(shí)驗(yàn)裝置,告訴學(xué)生ra>rb,rb=rc,通電后,ia=ib,ib<ic(從電流表的示數(shù)可知道i的數(shù)值)。
②問(wèn):該實(shí)驗(yàn)的目的是什么?(研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān))
③問(wèn):該實(shí)驗(yàn)的原理是什么?觀察什么?向?qū)W生講述:當(dāng)電流通過(guò)電阻絲a、b、c時(shí),電流產(chǎn)生的熱量就使三個(gè)瓶中的煤油溫度升高、體積膨脹,瓶塞上面原來(lái)一樣高的液柱就會(huì)逐漸上升。電流產(chǎn)生的熱量越多,液面就會(huì)上升得越高。我們可以通過(guò)三個(gè)管中液面上升的高度比較電流產(chǎn)生的熱量。
④教師演示實(shí)驗(yàn),記錄下在同一時(shí)刻三管中煤油液面的高低情況:hc>ha>hb。
⑤分析:
問(wèn):比較a、b兩瓶,什么相同?(i、t相同),什么不同?(r不同,ra>rb;玻璃管中煤油上升的高度不同,ha>hb)說(shuō)明什么?
引導(dǎo)學(xué)生回答:在通電電流和通電時(shí)間相同的條件下,電阻越大,電流產(chǎn)生的熱量越多。
問(wèn):比較b、c兩瓶,同上問(wèn)(略)。
引導(dǎo)學(xué)生回答:在電阻和通電時(shí)間相同的條件下,電流越大,電流產(chǎn)生的熱量越多,教師指出;進(jìn)一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比。
問(wèn):上述實(shí)驗(yàn)中,若通電時(shí)間越長(zhǎng),瓶中煤油上升得將會(huì)怎樣?(學(xué)生答;越高)引導(dǎo)學(xué)生回答:在通電電流和電阻相同的條件下,通電時(shí)間越長(zhǎng),電流產(chǎn)生的熱量越多。(2)師生共同歸納,教師指出,英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn),總結(jié)出焦耳定律。
①內(nèi)容:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比。
②公式:q梍i2rt。③單位:
i一安,r一歐,t一秒,q一焦。注意:焦耳定律是實(shí)驗(yàn)定律,在此可向?qū)W生講一些焦耳的故事,以激發(fā)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí),不怕困難,勇于攀登的精神。
(
3)根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)焦耳定律。若電流做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量即
q梍w,又∵w=uit
,根據(jù)歐姆定律u=ir
,∴q=w=uit=i
2rt
開(kāi)(4)指出:焦耳定律適用于任何用電器的熱量計(jì)算,對(duì)只存在電
(5)例題:
例2:某導(dǎo)體的電阻是2歐。當(dāng)1安的電流通過(guò)時(shí),l分鐘產(chǎn)生的熱量是多少焦?
例3:一只“220v45w”的電烙鐵,在額定電壓下使用,每分鐘產(chǎn)生的熱量是多少?你能用幾種方法解此題?
(6)討論:(先由學(xué)生說(shuō),然后在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行歸納)
①課文前面“?”中的為什么“覺(jué)察不出和燈相連的電線發(fā)熱”。
分析:因?yàn)殡娋�和燈串聯(lián),通過(guò)它們的電流是一樣大,又因?yàn)闊舻碾娮璞入娋�的大得多,所以根據(jù)焦耳定律q=i2rt可知,在相同時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)燈產(chǎn)生的熱量比通過(guò)電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此,燈泡熱量發(fā)光,而電線卻感覺(jué)不到熱。
②課文前面“?”中的和電爐相連的電線為什么顯著發(fā)熱?
分析:照明電路的電壓是一定的,由p=ui可知,電路中接入大功率電爐時(shí),通過(guò)的電流大,在電線的電阻相同的情況下,跟電爐相連的電線中通過(guò)的電流比跟燈泡相連的電線中通過(guò)的電流大得多。所以根據(jù)焦耳定律q=i2rt可知,在相同的時(shí)間內(nèi),電流通過(guò)跟電爐相連的電線產(chǎn)生的熱量比通過(guò)跟燈泡相連的電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此跟電爐相連的電線顯著發(fā)熱,有可能燒壞它的絕緣皮,甚至引起火災(zāi)。