物理教案焦耳定律

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1.知道電流的熱效應.

2.理解焦耳定律的內容、公式、單位及其運用.

能力目標

知道科學研究方法常用的方法等效替代法和控制變量法在本節實驗中的運用方法.

情感目標

通過對焦耳生平的介紹培養學生熱愛科學，勇于克服困難的信念.

教學建議

教材分析

教材從實驗出發定性研究了電熱與電流、電阻和時間的關系，這樣做的好處是體現物理研究問題的方法，在實驗過程中學生能更好地體會的一些科學研究的方法，避免了一開始就從理論上推導給學生造成理解的困難和對純電阻電路的理解的困難.在實驗基礎上再去推導學生更信服.同時啟發學生從實驗和理論兩方面學習物理知識.

做好實驗是本節課的關鍵.

教法建議

本節課題主題突出，就是研究電熱問題.可以從電流通過導體產生熱量入手，可以舉例也可以讓學生通過實驗親身體驗.然后進入定性實驗.

對焦耳定律內容的講解應注意學生對電流平方成正比不易理解，可以通過一些簡單的數據幫助他們理解.推導中應注意條件的交代.定律內容清楚后，反過來解決課本中在課前的問題.

教學設計方案

提問：

(1)燈泡發光一段時間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺?為什么?

(2)電風扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺?為什么?

學生回答：發燙.是電流的熱效應.

引入新課

(1)演示實驗：

1、介紹如圖9-7的實驗裝置，在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各裝一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大，串聯起來，通電后電流通過電阻絲產生的熱量使煤油的溫度升高，體積膨脹，煤油在玻璃管里會上升，電流產生的熱量越多，煤油上升得越高.觀察煤油在玻璃管里上升的情況，就可以比較電流產生的熱量.

2、三種情況：

第一次實驗：兩個電阻串聯它們的電流相等，加熱的時間相同，甲瓶相對乙瓶中的電阻較大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：電阻越大，電流產生的熱量越多.

第二次實驗：在兩玻璃管中的液柱降回來的高度后，調節滑動變阻器，加大電流，重做實驗，讓通電的時間與前次相同，兩次實驗比較甲瓶前后兩次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：電流越大，電流產生的熱量越多.

第三次實驗：如果加長通電的時間，瓶中煤油上升越高，表明：通電時間越長，電流產生的熱量越多.

(2)焦耳定律

英國物理學家焦耳做了大量的實驗于1840年最先精確地確定電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比.跟通電時間成正比，這個規律叫做焦耳定律.

焦耳定律可以用下面的公式

表示：Q=I2Rt

公式中的電流I的單位要用安培(A)，電阻R的單位要用歐姆(Ω)，通過的時間t的單位要用秒(s)這樣，熱量Q的單位就是焦耳(J).

例題一根60Ω的電阻絲接在36V的電流上，在5min內共產生多少熱量.

解：I=U/R=36V/60Ω=0.6A

Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J

在一定的條件下，根據電功公式和歐姆定律公式推導出焦耳定律公式如果電流通過導體時，其電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化為其他形式的能量，也就是電流所作的功全部用來產生熱量.那么，電流產生的熱量Q就等于電流做的功W，即Q=W.W=UIt，根據歐姆定律U=IR推導出焦耳定律Q=I2Rt，

(3)總結

在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產生的熱量越多.

在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多，進一步的研究表明產生的熱量與電流的平方成正比.

在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產生的熱量越多.

探究活動

【課題】“焦耳定律”的演示

【組織形式】學生分組或教師演示

【活動方式】

1.提出問題

2.實驗觀察

3.討論分析

【實驗方案示例】

1.實驗器材：干電池四節，玻璃棒，若干電阻絲，蠟燭，火柴棒.

2.制作方法

把同一根電阻絲分別繞在玻璃棒的兩端，繞線匝數比例為1∶8，兩線圈相距5cm左右，然后在這兩個線圈上滴上同樣多的蠟，使線圈被蠟均勻地包住.點著火柴立即吹滅，靠其余熱將兩根火柴桿粘在兩個線圈上，如圖1所示.

圖1

3.實驗步驟

(1)用兩節干電池給玻璃棒上的電阻絲通電，可看到匝數多的線圈(電阻大)上的火柴桿比匝數少的線圈(電阻小)上的火柴桿先掉.這就表明：在電流強度和通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產生的熱量就越多.

(2)經過較長時間后，匝數少的線圈(電阻小)上的火柴桿也會掉下來.這就說明：通電時間越長，電流產生的熱量越多.

(3)用四節電池(增大電源電壓)重做上述實驗，可看到兩根火柴桿都先后很快掉下來.在線圈的溫度不太高時，可認為總電阻不變，電壓增大時，通過它們的電流增大.這就表明：電流越大，電流產生的熱量越多.