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初中物理電和熱教案設計
第四節 電和熱
●教學目標
一、知識目標
1.知道在電流相同的條件下，電能轉化成熱能的功率跟導體的電阻成正比.
2.知道利用電熱和防止電熱的場合和方法.
二、能力目標
1.通過實驗探究電流的熱效應與電阻大小的關系，培養學生的觀察分析能力和概括能力.
2.通過本節內容的學習，培養學生應用物理知識解決簡單問題的能力.
三、德育目標
1.通過電熱的利用和防止知識的學習，認識到科學是有用的，激發學生學習物理、熱愛科學的興趣.
2.在學習的過程中，滲透辯證唯物主義的思想.
●教學重點
通過實驗探究電流熱效應跟電阻大小的關系.
●教學難點
組織指導學生在探究過程中認真觀察、分析，并得出正確結論.
●教學方法
探究法、觀察法、討論法.
●教具準備
學生用：燒瓶、溫度計、銅絲、電爐絲、導線、煤油、電源.
演示用：電爐、電熨斗、熱得快等電熱器、投影儀.
●課時安排
1課時
●教學過程
一、引入新課
[師]同學們根據自己的生活經驗，一定能舉出許多電能變成熱能的例子.通過對電能的學習，大家已經了解電流通過導體時，導體會發熱，誰還記得這是電流的什么效應?
[生]這叫電流的熱效應.
[師]在前面課程小燈泡的發光實驗中，同學們曾有意地去觸摸過小燈泡，感覺小燈泡(同學們一起說)熱.有沒有同學觸摸過導線，如小燈泡連接的導線熱不熱.
[生]我摸過，沒感覺到熱.
[生]我也在家里摸過做飯的電飯鍋，飯都熟了，導線也沒感覺到熱.
[師]同學們有沒有考慮過這樣的問題：導線和用電器中流過的電流相同嗎?
[生]相同.
[師]導線和用電器中流過了相同的電流，用電器發熱而導線卻幾乎不發熱，這是為什么?今天同學們就來一起探討電流經過用電器時產生的熱量與什么有關.
二、進行新課
1.電流的熱效應跟電阻大小的關系
[想想做做]
[師]同學們四人一組，選擇你們面前的儀器設計實驗，討論如何做，有什么問題可以提出來.
[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]完全可以用水來代替煤油，只不過時間可能要長一些才能從溫度計上讀出溫度值.原因同學們在后續課程中將會找到答案.誰能回答第二個問題?
[生]只有等量的煤油，才能通過它們的溫度討論電流產生的熱量.這樣的方法應該是控制變量法.
[師]同學們如果沒有什么問題，可以開始實驗.
(學生實驗，教師巡視，提醒同學們注意安全)
[生]兩個瓶中溫度不同.
[生]浸泡著鎳鉻合金絲的瓶中溫度計指示的溫度高.
(引導學生分析)
[生]煤油溫度高，說明煤油中的金屬絲產生的熱量多.即電阻大的金屬絲產生熱量較多.
[師]剛才有同學問，為什么把金屬絲做成螺旋狀，直的不行嗎?請同學們看下面的演示.
[演示]電熱切割(可讓1~2位同學演示)
如圖，電阻絲和銅絲各一段，在木架上串聯后接入電壓為4~6 V的蓄電池組上.同時將相同的泡沫塑料板與電阻絲和銅絲接觸(過一會).
[生]和電阻絲接觸的塑料泡沫板被燒熔切開，和銅絲接觸的沒有切開.
[生]這說明電阻絲產生的熱量多.
[生]就是說在電流相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多.
[師]大家都同意后一個同學歸納的結論嗎?
(同學們開始議論.教師提醒大家：他是不是忽視了一個重要條件：從實驗考慮)
[生]電阻絲和銅絲在同一個串聯電路中，它們工作的時間相同.
[生]應該說，在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多.
[生]也可以說在電流相同的情況下，電阻越大，產生熱量的功率越大.
[師]電阻所以發熱，是因為…
[生]消耗了電能.
[師]電阻越大，產生熱量的功率越大，說明：
[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量關系是什么呢?
引導學生寫出電功率的表達式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，電能轉化成熱時的功率跟導體的電阻成正比.(板書)
[師]從上面表達式中，同學們能不能進一步了解在電阻相同的條件下，電流和功率的關系?
[生]從上式中可以看出：在電阻相同的條件下，電能轉化成熱時的功率跟導體中電流的二次方成正比.
[師]同學們表達得非常好.請大家看書中“!”.在說到兩個物理量“成正比”“成反比”的時候，一定要注意條件：關系式中其他物理量的大小不變.
[投影]
例題：某導體的電阻是2 Ω，通過2 A的電流時，電能轉化成熱時的功率是多少?
(教師引導學生分析、演算、要求一名學生板演)
解：由題知：R=2 Ω I=2 A
P=I2R=(2 A)2×2 Ω=8 W
導體將電能轉化成熱時的功率是8 W.
同學們在演算過程中，教師要提醒大家注意：代入計算的時候，要將電流的單位“A”一起平方，不能寫成P=I2R=22 A×2 Ω=8 W，安培和歐姆相乘，不能得到瓦特.
[師]我們通過實驗、觀察、利用公式推導得出了電流熱效應跟電阻大小的關系.同學們現在能不能回答本節開始時的問題?
[生]導線和用電器(電爐或電飯鍋或電燈)中通過的電流相同，但是導線的電阻較小，而那些電器的電阻較大，所以，那些電器發熱，而導線幾乎感覺不到熱.
[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]關于電熱的利用，同學們已經了解了許多，比如…
[生]電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐、電爐…
[師]同學們舉出的都是利用電來加熱的設備，都是常見的電熱器.
出示電爐(可用投影儀投影放大)
[師]電熱器的主要部分是發熱體.同學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，電爐盤是絕緣材料做成的.
[師]從實際考慮，電爐絲應該有什么要求?
[生]電爐就是要靠電爐絲發熱的，所以爐絲的電阻應該很大.
[生]爐絲還應有較高的熔點，這樣它在發熱時才不容易燒斷.
[師]同學們以電爐為例說明發熱體是什么做的?
[生]發熱體是由電阻(率)大，熔點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、電熨斗的發熱板取出讓學生觀察，向學生說明，其他的電熱器也都需要用電阻大、熔點高的金屬導體作為發熱體)
[師]我們了解了電熱器，大家能不能說說使用電熱有什么好處?
[生]電熱清潔衛生，沒有環境污染.
[生]熱效率高，使用方便.
[生]能方便地調節，如控制溫度，操作簡單.
[生]…
[師]同學們知道了利用電熱的好處.但有些時候，有些地方的電熱我們是不需要的，還要設法防止.有關的內容，大家了解的有哪些呢?
[生]電機使用過程中會發熱，如果連續使用時間過長，還會燒壞電機.
[生]有些導體上的絕緣材料會因溫度過高，使絕緣材料迅速老化，甚至燒壞.
[生]電視機開的時間長了會發熱.電視機后蓋上有許多孔，就是為了能通風散熱.
[生]電腦中還裝有風扇，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扇，也是為了快點散熱.
[生]農村抽水、磨面用的電動機連續工作一段時間后要休息一會，等涼了再用，是為了防止電熱可能造成的危害.
…
[師]同學們對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明書，請大家仔細閱讀，并分析說明其中的道理.
[投影]
教師引導學生著重注意以下內容：將電器置于通風良好處;勿使電器淋雨或受潮，長期不用的電器隔一段時間應該通電一次.
[生]電器工作時，置于通風良好的地方，是為了能使電器更好地散熱、防止電熱產生的危害.
[生]電器淋雨或潮濕會降低絕緣性能，使電路工作失常，影響用電器的使用.長期不用的電器隔一段時間要通電，是為了利用電熱來驅潮，是電熱的利用.
[師]同學們分析得很好，大家一起來小結本節內容.
三、小結
本節課我們學習了如下知識
1.電流的熱效應跟電阻大小的關系.
2.電熱的利用及防止.
四、動手動腦學物理
1.開放性的試題，鼓勵學生提出各種改進意見，不必保證他們的意見都是百分之百正確，但學生必須認真做.
2.導線相互連接的地方存在接觸電阻.所以通電的時候，電能轉化成熱的功率較大，產生熱量較多.因此，相互連接的地方比別處更容易發熱，甚至引起火災.
五、板書設計
1.電流的熱效應跟電阻大小的關系
P=I2R
在電流相同的條件下，電能轉化成熱時的功率跟導體的電阻成正比.
2.電熱的利用和防止
(1)電熱的利用
電熱器：利用電來加熱的設備.
發熱體：
電熱的優點：
(2)防止電熱的危害
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