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初中物理電和熱教案設(shè)計(jì)
第四節(jié) 電和熱
●教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)目標(biāo)
1.知道在電流相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱能的功率跟導(dǎo)體的電阻成正比.
2.知道利用電熱和防止電熱的場(chǎng)合和方法.
二、能力目標(biāo)
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流的熱效應(yīng)與電阻大小的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力和概括能力.
2.通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的能力.
三、德育目標(biāo)
1.通過(guò)電熱的利用和防止知識(shí)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)是有用的，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、熱愛(ài)科學(xué)的興趣.
2.在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，滲透辯證唯物主義的思想.
●教學(xué)重點(diǎn)
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系.
●教學(xué)難點(diǎn)
組織指導(dǎo)學(xué)生在探究過(guò)程中認(rèn)真觀察、分析，并得出正確結(jié)論.
●教學(xué)方法
探究法、觀察法、討論法.
●教具準(zhǔn)備
學(xué)生用：燒瓶、溫度計(jì)、銅絲、電爐絲、導(dǎo)線、煤油、電源.
演示用：電爐、電熨斗、熱得快等電熱器、投影儀.
●課時(shí)安排
1課時(shí)
●教學(xué)過(guò)程
一、引入新課
[師]同學(xué)們根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)，一定能舉出許多電能變成熱能的例子.通過(guò)對(duì)電能的學(xué)習(xí)，大家已經(jīng)了解電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱，誰(shuí)還記得這是電流的什么效應(yīng)?
[生]這叫電流的熱效應(yīng).
[師]在前面課程小燈泡的發(fā)光實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們?cè)幸獾厝ビ|摸過(guò)小燈泡，感覺(jué)小燈泡(同學(xué)們一起說(shuō))熱.有沒(méi)有同學(xué)觸摸過(guò)導(dǎo)線，如小燈泡連接的導(dǎo)線熱不熱.
[生]我摸過(guò)，沒(méi)感覺(jué)到熱.
[生]我也在家里摸過(guò)做飯的電飯鍋，飯都熟了，導(dǎo)線也沒(méi)感覺(jué)到熱.
[師]同學(xué)們有沒(méi)有考慮過(guò)這樣的問(wèn)題：導(dǎo)線和用電器中流過(guò)的電流相同嗎?
[生]相同.
[師]導(dǎo)線和用電器中流過(guò)了相同的電流，用電器發(fā)熱而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱，這是為什么?今天同學(xué)們就來(lái)一起探討電流經(jīng)過(guò)用電器時(shí)產(chǎn)生的熱量與什么有關(guān).
二、進(jìn)行新課
1.電流的熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系
[想想做做]
[師]同學(xué)們四人一組，選擇你們面前的儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，討論如何做，有什么問(wèn)題可以提出來(lái).
[生]為什么要用煤油，用水不可以做嗎?
[生]為什么是等量的煤油，不等量行嗎?
[師]完全可以用水來(lái)代替煤油，只不過(guò)時(shí)間可能要長(zhǎng)一些才能從溫度計(jì)上讀出溫度值.原因同學(xué)們?cè)诤罄m(xù)課程中將會(huì)找到答案.誰(shuí)能回答第二個(gè)問(wèn)題?
[生]只有等量的煤油，才能通過(guò)它們的溫度討論電流產(chǎn)生的熱量.這樣的方法應(yīng)該是控制變量法.
[師]同學(xué)們?nèi)绻麤](méi)有什么問(wèn)題，可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn).
(學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡視，提醒同學(xué)們注意安全)
[生]兩個(gè)瓶中溫度不同.
[生]浸泡著鎳鉻合金絲的瓶中溫度計(jì)指示的溫度高.
(引導(dǎo)學(xué)生分析)
[生]煤油溫度高，說(shuō)明煤油中的金屬絲產(chǎn)生的熱量多.即電阻大的金屬絲產(chǎn)生熱量較多.
[師]剛才有同學(xué)問(wèn)，為什么把金屬絲做成螺旋狀，直的不行嗎?請(qǐng)同學(xué)們看下面的演示.
[演示]電熱切割(可讓1~2位同學(xué)演示)
如圖，電阻絲和銅絲各一段，在木架上串聯(lián)后接入電壓為4~6 V的蓄電池組上.同時(shí)將相同的泡沫塑料板與電阻絲和銅絲接觸(過(guò)一會(huì)).
[生]和電阻絲接觸的塑料泡沫板被燒熔切開(kāi)，和銅絲接觸的沒(méi)有切開(kāi).
[生]這說(shuō)明電阻絲產(chǎn)生的熱量多.
[生]就是說(shuō)在電流相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多.
[師]大家都同意后一個(gè)同學(xué)歸納的結(jié)論嗎?
(同學(xué)們開(kāi)始議論.教師提醒大家：他是不是忽視了一個(gè)重要條件：從實(shí)驗(yàn)考慮)
[生]電阻絲和銅絲在同一個(gè)串聯(lián)電路中，它們工作的時(shí)間相同.
[生]應(yīng)該說(shuō)，在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多.
[生]也可以說(shuō)在電流相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生熱量的功率越大.
[師]電阻所以發(fā)熱，是因?yàn)椤?/p>
[生]消耗了電能.
[師]電阻越大，產(chǎn)生熱量的功率越大，說(shuō)明：
[生]電流相同的情況下，電阻越大，耗電的功率越大.
[師]電阻和功率具體的數(shù)量關(guān)系是什么呢?
引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出電功率的表達(dá)式P=IU.利用歐姆定律I= .將二式中U消去，可以得到
P=I2R.
[生]在電流相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱時(shí)的功率跟導(dǎo)體的電阻成正比.(板書(shū))
[師]從上面表達(dá)式中，同學(xué)們能不能進(jìn)一步了解在電阻相同的條件下，電流和功率的關(guān)系?
[生]從上式中可以看出：在電阻相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱時(shí)的功率跟導(dǎo)體中電流的二次方成正比.
[師]同學(xué)們表達(dá)得非常好.請(qǐng)大家看書(shū)中“!”.在說(shuō)到兩個(gè)物理量“成正比”“成反比”的時(shí)候，一定要注意條件：關(guān)系式中其他物理量的大小不變.
[投影]
例題：某導(dǎo)體的電阻是2 Ω，通過(guò)2 A的電流時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成熱時(shí)的功率是多少?
(教師引導(dǎo)學(xué)生分析、演算、要求一名學(xué)生板演)
解：由題知：R=2 Ω I=2 A
P=I2R=(2 A)2×2 Ω=8 W
導(dǎo)體將電能轉(zhuǎn)化成熱時(shí)的功率是8 W.
同學(xué)們?cè)谘菟氵^(guò)程中，教師要提醒大家注意：代入計(jì)算的時(shí)候，要將電流的單位“A”一起平方，不能寫(xiě)成P=I2R=22 A×2 Ω=8 W，安培和歐姆相乘，不能得到瓦特.
[師]我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、利用公式推導(dǎo)得出了電流熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系.同學(xué)們現(xiàn)在能不能回答本節(jié)開(kāi)始時(shí)的問(wèn)題?
[生]導(dǎo)線和用電器(電爐或電飯鍋或電燈)中通過(guò)的電流相同，但是導(dǎo)線的電阻較小，而那些電器的電阻較大，所以，那些電器發(fā)熱，而導(dǎo)線幾乎感覺(jué)不到熱.
[師]生活中有些電熱我們要利用，有些電熱我們是要防止的.
2.電熱的利用和防止
[師]關(guān)于電熱的利用，同學(xué)們已經(jīng)了解了許多，比如…
[生]電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐、電爐…
[師]同學(xué)們舉出的都是利用電來(lái)加熱的設(shè)備，都是常見(jiàn)的電熱器.
出示電爐(可用投影儀投影放大)
[師]電熱器的主要部分是發(fā)熱體.同學(xué)們觀察電爐由什么組成?
[生]主要是爐絲即電阻絲.
[生]還必須有爐盤(pán)，電爐盤(pán)是絕緣材料做成的.
[師]從實(shí)際考慮，電爐絲應(yīng)該有什么要求?
[生]電爐就是要靠電爐絲發(fā)熱的，所以爐絲的電阻應(yīng)該很大.
[生]爐絲還應(yīng)有較高的熔點(diǎn)，這樣它在發(fā)熱時(shí)才不容易燒斷.
[師]同學(xué)們以電爐為例說(shuō)明發(fā)熱體是什么做的?
[生]發(fā)熱體是由電阻(率)大，熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的.
(教師出示“熱得快”、電飯鍋、電熨斗等電熱器，并能將電飯鍋、電熨斗的發(fā)熱板取出讓學(xué)生觀察，向?qū)W生說(shuō)明，其他的電熱器也都需要用電阻大、熔點(diǎn)高的金屬導(dǎo)體作為發(fā)熱體)
[師]我們了解了電熱器，大家能不能說(shuō)說(shuō)使用電熱有什么好處?
[生]電熱清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染.
[生]熱效率高，使用方便.
[生]能方便地調(diào)節(jié)，如控制溫度，操作簡(jiǎn)單.
[生]…
[師]同學(xué)們知道了利用電熱的好處.但有些時(shí)候，有些地方的電熱我們是不需要的，還要設(shè)法防止.有關(guān)的內(nèi)容，大家了解的有哪些呢?
[生]電機(jī)使用過(guò)程中會(huì)發(fā)熱，如果連續(xù)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還會(huì)燒壞電機(jī).
[生]有些導(dǎo)體上的絕緣材料會(huì)因溫度過(guò)高，使絕緣材料迅速老化，甚至燒壞.
[生]電視機(jī)開(kāi)的時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)發(fā)熱.電視機(jī)后蓋上有許多孔，就是為了能通風(fēng)散熱.
[生]電腦中還裝有風(fēng)扇，也是為了散熱，減少電熱的危害.
[生]老師用的投影儀上也裝有小風(fēng)扇，也是為了快點(diǎn)散熱.
[生]農(nóng)村抽水、磨面用的電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作一段時(shí)間后要休息一會(huì)，等涼了再用，是為了防止電熱可能造成的危害.
…
[師]同學(xué)們對(duì)電熱的危害及防止了解的還真不少.老師這兒有一份電器的說(shuō)明書(shū)，請(qǐng)大家仔細(xì)閱讀，并分析說(shuō)明其中的道理.
[投影]
教師引導(dǎo)學(xué)生著重注意以下內(nèi)容：將電器置于通風(fēng)良好處;勿使電器淋雨或受潮，長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間應(yīng)該通電一次.
[生]電器工作時(shí)，置于通風(fēng)良好的地方，是為了能使電器更好地散熱、防止電熱產(chǎn)生的危害.
[生]電器淋雨或潮濕會(huì)降低絕緣性能，使電路工作失常，影響用電器的使用.長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間要通電，是為了利用電熱來(lái)驅(qū)潮，是電熱的利用.
[師]同學(xué)們分析得很好，大家一起來(lái)小結(jié)本節(jié)內(nèi)容.
三、小結(jié)
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了如下知識(shí)
1.電流的熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系.
2.電熱的利用及防止.
四、動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理
1.開(kāi)放性的試題，鼓勵(lì)學(xué)生提出各種改進(jìn)意見(jiàn)，不必保證他們的意見(jiàn)都是百分之百正確，但學(xué)生必須認(rèn)真做.
2.導(dǎo)線相互連接的地方存在接觸電阻.所以通電的時(shí)候，電能轉(zhuǎn)化成熱的功率較大，產(chǎn)生熱量較多.因此，相互連接的地方比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災(zāi).
五、板書(shū)設(shè)計(jì)
1.電流的熱效應(yīng)跟電阻大小的關(guān)系
P=I2R
在電流相同的條件下，電能轉(zhuǎn)化成熱時(shí)的功率跟導(dǎo)體的電阻成正比.
2.電熱的利用和防止
(1)電熱的利用
電熱器：利用電來(lái)加熱的設(shè)備.
發(fā)熱體：
電熱的優(yōu)點(diǎn)：
(2)防止電熱的危害
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