人教版九年级物理第十八章第4节《焦耳定律》优质教案.doc

焦耳定律教材分析本节从能量转化的角度理解电功和电热区分纯电阻电路和非纯电阻电路教科书没有通过实验归纳引入焦耳定律而是从能量守恒定律分析得出的运用功能关系的思想在教材中起到承上启下的作用教学目标知识与技能理解电功及电功率从电功和能量转化的关系来看知道焦耳定律的物理意义关注其在生活生产中的应用从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别知道纯电阻电路和非纯电阻电路过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律培养学生的分析推理能力提高综合运用知识的能力情感态度与价值观结合实际激发学生学习物理的兴趣通过电能与其他形式能量的转化和守恒进一步渗透辩证唯物主义观点的教育教学重难点重点电功电功率的概念公式焦耳定律电热功率的概念公式难点电功率和热功率的区别和联系学情分析经过这一堂课的教学让学生知道电功电热电功率和热功率教学方法探究式启发式引导式等效法类比法比较法教学仪器灯泡电压表电流表电源滑动变阻器电键导线若干玩具小电机相关图片标有额定值得用电器课前准备教师的教学准备资料收集多媒体课件制作教案的备份课前预习同步练习册的分析课内巩固课后拓展学生的学习准备复习上节内容预习本节知识要点课时安排课时教学过程预习检查总结重点串联电路并联电路特点电压表和电流表串并联规律的应用情境引入提出疑问图片展示源于生活中的现象为什么电视机电扇通电时间长了会发热提示从能量转化的角度来看老师引导学生共同思考回答师问教师用电器把电能转化成其他形式能的过程就是电流做功的过程电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢本节课我们学习关于电功和电功率的知识交流探究分析点播电功和电功率从能量转化的角度总结电路的某些规律探讨几个用电器的能量转化情况电炉电能为热能电解槽电能化学能热能电风扇电能机械能热能从静电力做功的角度电流通过用电器的过程中消耗了电能同时产生了其他形式的能这个能量转化的过程就是电流做功的过程实质上就是静电力做功电势能减小增加了其他形式的能的过程在转化的过程中能量是守恒的功是能量转化的量度电流做了多少功就有多少电能其他形式的能即电功电路中能量的减少这是电路中能量转化与守恒的关键如图所示一段电路两端的电压为由于这段电路两端有电势差电路中就有电场存在电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动形成电流在时间内通过这段电路上任一处横截面的电荷量是多少师请同学们思考下列问题电场力的功的定义式是什么电流的定义式是什么生电场力的功的定义式电流的定义式21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站师电流在时间内通过这段电路上任一处横截面的电荷量是多少生在时间内通过这段电路上任一处横截面的电荷量师这相当于在时间内将这些电荷由这段电路的一端移到另一端在这个过程中电场力做了多少功生在这一过程中电场力做的功师在这段电路中电场力所做的功也就是通常所说的电流所做的功简称电功电功定义在一段电路中电场力所做的功就是电流所做的功简称电功定义式说明表达式的物理意义电流在一段电路上的功跟这段电路两端电压电路中电流强度和通电时间成正比适用条件不随时间变化恒定电流单位焦耳师电功的定义式用语言如何表述生电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压电路中的电流和通电时间三者的乘积师请同学们说出电功的单位有哪些生在国际单位制中电功的单位是焦耳简称焦符号是电功的常用单位有千瓦时俗称度符号是师的物理意义是什么等于多少焦生表示功率为的用电器正常工作所消耗的电能说明使用电功的定义式计算时要注意电压的单位用电流的单位用通电时间的单位用求出的电功的单位就是师在相同的时间里电流通过不同用电器所做的功一般不同例如在相同时间里电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功电流做功不仅有多少而且还有快慢为了描述电流做功的快慢引入电功率的概念定义单位时间内电流所做的功叫做电功率用表示电功率定义式21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站单位瓦千瓦说明电流做功的快慢与电流做功的多少不同电流做功快但做功不一定多电流做功慢但做功不一定少师在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢学生分组讨论师生共同总结利用21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站计算出的功率是时间内的平均功率利用计算时若是某一时刻的电压是这一时刻的电流则就是该时刻的瞬时功率师为什么课本没提这一点呢学生讨论教师启发引导这一章我们研究的是恒定电流用电器的构造一定通过的电流为恒定电流则用电器两端的电压必是定值所以和的乘积不随时间变化也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了我们这可以引入额定功率和实际功率额定功率用电器铭牌上所标示的功率长期正常工作时的最大功率实际功率用电器在实际电压下工作的功率用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率师白炽灯泡上标注的是什么意思师正常工作时额定电压额定功率若其功率是多少若其功率是多少在实际电压下求实际功率说明利用电功率的公式计算时电压的单位用电流的单位用电功率的单位就是知识延展微观角度电功就是电场力做的功因此是由焦耳定律电热其微观解释是电流通过金属导体时自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰使离子的热运动加剧而电子速率减小可以认为自由电子只以某一速率定向移动电能没有转化为电子的动能只转化为内能焦耳定律师电流做功消耗的是电能电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关在纯电阻元件中电能完全转化成内能于是导体发热设在一段电路中只有纯电阻元件其电阻为通过的电流为试计算在时间内电流通过此电阻产生的热量生求解产生的热量解据欧姆定律加在电阻元件两端的电压在时间内电场力对电阻元件所做的功为由于电路中只有纯电阻元件故电流所做的功等于电热产生的热量为师这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的叫焦耳定律同学们在初中已经学过了如图电流通过导体产生的热量与导体的电阻的关系因为我们不能直接的观察到电流到底产生了多少热量所以我们通过观察瓶里的液体温度温度计示数间接的观察这种方法叫做转换法在这个实验中一共涉及到三个物理量电流电阻和热量而我们只需要研究热量和电阻的关系所以我们要保持电流一定因此我们把两个电阻串联为了不影响结果这种方法叫做控制变量法学生活动总结热功率的定义定义式及单位热功率定义单位时间内发热的功率叫做热功率定义式热21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站单位瓦实验探究合作交流提出问题如何用玩具小风扇验证电功率和热功率不相等用投影仪投影出电路图引导学生按图接好电路并提醒学生注意电表的正负极以及滑动变阻器滑动片的初始位置设计实验比较电动机在转动与不转动两种不同状态下的关系进行试验记录数据生分组讨论上述实验结果总结电功率与热功率的区别和联系教师要引导学生对实验结论进行归纳总结一方面总结电功和电热的关系另一方面要让学生体会用能量转化和守恒的观点来分析问题的思想方法师生共同活动总结电功率与热功率的区别电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率决定于这段电路两端电压和通过的电流的乘积热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率决定于通过这段电路的电流的平方和电阻的乘积电功率与热功率的联系若在电路中只有电阻元件时电功率与热功率数值相等即热电教师指出上述实验中电机不转时小电机就相当于纯电阻若电路中有电动机或电解槽时电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能只有一少部分转化为内能这时电功率大于热功率即电热教师指出上述实验中电机转动时电机消耗的电功率其中有一部分转化为机械能有一部分转化为内能故电热为了使用电器安全正常地工作制造商对用电器的电功率和工作电压都有规定的数值并且标明在用电器上叫做用电器的额定电压和额定功率对纯电阻电路只含白炽灯电炉等电热器的电路中电流做功完全用于产生热电能转化为内能故电功等于电热这时和都是电流的功率的表达式但物理意义不同对所有的电路都适用而只适用于纯电阻电路对非纯电阻电路含有电动机电解槽的电路不适用关于非纯电阻电路中的能量转化电能除了转化为内能外还转化为机械能化学能等这时即其他或热其他其他对纯电阻而言电功等于电热21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站对非纯电阻电路如电动机和电解槽由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能所以电功必然大于电热这时电功只能用计算电热只能用计算两式不能通用为了更清楚地看出各概念之间区别与联系列表如下after注意电功和电热的区别纯电阻用电器电流通过用电器以发热为目的例如电炉电熨斗电饭锅电烙铁白炽灯泡等非纯电阻用电器电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的发热不是目的而是不可避免的热能损失例如电动机电解槽给蓄电池充电日光灯等在纯电阻电路中电能全部转化为热能电功等于电热即21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站是通用的没有区别同理21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站也无区别在非纯电阻电路中电路消耗的电能即分为两部分一大部分转化为其它形式的能另一小部分不可避免地转化为电热这里不再等于应该是其它电功就只能用计算电热就只能用计算关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压在这个条件下它消耗的功率就是额定功率流经它的电流就是它的额定电流如果用电器在实际使用时加在其上的实际电压不等于额定电压它消耗的功率也不再是额定功率在这种情况下一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的并据此来进行计算课堂检测反思总结老师举经典例题进行当堂检测学生先独立自主练习后小组讨论交流合作