第4节焦耳定律
课标要求
从“课程内容”的要求看，本专题涉及如下条目：
通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
例2 电流通过电炉丝，电流做了功，将电能转化成了内能。
课标解读
江苏南京29中致远校区殷发金
本条目涉及课程标准中一级主题“能量”中“电磁能”的内容。
“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一。
本条目课程内容涉及认知性目标和体验性目标两个维度。
具体说明如下：
“通过实验，探究并了解焦耳定律”包含了体验性目标和认知性目标两个目标维度。
从行为动词层次水平看，“探究”属于体验性目标中的“经历”层次水平，“了解”属于认知性目标中的“了解”层次水平，课程标准要求在探究实验的基础上对焦耳定律进行了解。
学生经历了实验的过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探究真理的科学态度。
焦耳定律的研究是从电流热效应开始的，结合实例可以发现，导体电阻的大小对电热有影响，从而提出“影响电热大小的因素有哪些”的问题。
在研究电流、电阻和通电时间对电热大小影响时，要利用控制变量的物理方法，在研究电热与电阻关系时，要控制电流和通电时间一定，可以设计成串联电路。
在研究电热与电流关系时，要控制电阻和通电时间一定，电阻相同，要改变电流，可以改变电阻两端的电压。
电热大小的比较是通过转换的物理方法，利用电热器加热物体，物体温度上升的越多，说明电热器产生的热量越多。
通过实验能得出电热与电流、电阻和通电时间的定性的关系，知道电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流在电阻上放出的热量越多。
焦耳定律是在大量的精确实验的基础总结出来的，它反映了电热与电流、电阻和通电时间的定量关系，写成公式的形式为Q=I2Rt。
知道电功与电热间的联系与区别，电功是电流做功，把电能转化为其它形式的能，电热是指电流做功把电能转化为内能，电热是电功的一部分，当用电器把电能全部转化为内能时，电功就等于电热。
“用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象”包含了认知性目标这个维度。
从行为动词层次水平看，“说明”属于认知性目标中的“了解”层次水平。
设置本主题的目的是利用焦耳定律来解决实际问题，体现了“从物理走向生活”的课程理念。
另一目的是发展学生勇于探究日常生活中的物理道理，有将科学技术应用与日常生活、社会实践的意识。
如在生活中导线与用电器是串联在一起的，通过它们的电流是一样的，而用电器的电阻比导线的电阻大的多，根据在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比的道理，因而用电器耗的电比导线耗的电要多的多。
生活中有的用电器是利用电热的，如电水壶、取暖器、电饭锅等；有的用电器工作时产生的电热是没有用的，甚至会对用电器造成损坏，要采取措施防止电热造成危害，如电视机、电脑等设备都有散热孔，通过分析培养我们要用辩证的态度看待事物。
重难点突破
江苏南京29中致远校区殷发金
一、教学内容分析
焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，它是对前面电功、电能理解的提升。
本节通过实例认识电流的热效应，结合实例对电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关提出猜想，通过实验来验证自己的猜想，通过实验得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，得出它们的定性的关系，具体的定量关系就是焦耳定律。
利用辩证的观点来认识电热在实际中的利用和防止。
本节教学重点是通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
难点是对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
二、重难点突破
1．通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系。
实验操作中各个环节应注意的问题
突破建议：
通过图片、视频等展示生活中的电热器，知道它们的共同点都是把电能转化为内能的过程，就是电流的热效应。
以生活中使用电炉时，电炉丝热的发红而导线却不怎么热的现象引入影响电热大小的因素，更贴近学生的实际，产生解决实际问题的冲动，从而提出问题，经历猜想、设计实验、进行实验和收集证据、得出结论等几个环节来得出电热与电流、电阻和通电时间的关系。
实验中利用了转换法，把电流通过电阻产生的热量转换成气体的热胀冷缩的大小，要注意在实验前调整两管中液柱的高度相平。
实验中也可以利用加热液体升高的温度来比较。
在实验中先从电热与电阻的关系入手，因为这个更接近生活实际，并且在设计实验时方法也比较简单，利用串联的方法就可以控制电流和通电时间相等。
在研究电热与电流的关系时，要控制电阻大小相等，改变电阻中的电流，在同一个电路中设计出来是一个难点。
可以从前面的并联分电流的思路出发，给学生适当的提示。
本实验利用两个电路学生可能更容易理解，利用两个相同的电阻丝，在不同的电路中，电流不相同。
通过实验研究只能得出电热与电流、电阻和通电时间的定性关系，无法得出定量关系，它是大量的准确实验的基础上得出来的。
2．对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用
突破建议：
焦耳定律是建立在实验的基础上的，它是电热与电流、电阻和通电时间的定量关系。
利用焦耳定律可以计算电流做功放出的热量。
电热与电功是两个不同的概念，电功是指电流做功，把电能转化为其它形式的能。
电热是指电流做功，把电能转化为内能，电热只是电功的一部分。
当用电器把电能全部转化为内能时，电热与电功是相等的，它们的计算方法也相同。
但很多用电器并不是把电能仅转化为内能，
还有其它形式的能，如电动机工作时除了转为内能，主要转化为机械能，其中电热的大小仍利用焦耳定律计算。
焦耳定律可以解释生活中的很多现象，如用电水壶烧水时，电热丝很烫，而连接的导线却不怎么热，这是因为它们串联，电流相等，导线的电阻比电热丝的电阻小的多，所以相同时间内放出热量也小的多。
对于电阻对电热的影响，根据Q=I2Rt和=得出的结论不同，前者电阻越大，电热越多；后者电阻越大，电热越少。
这两种说法看似矛盾，实际并不矛盾，因为在分析电阻对电热影响时，要采用控制变量的方法，如前者前提是在电流相同和通电时间相同时，而后者要在电压和通电时间一定时，不能孤立的看待电阻一个量。
要利用辩证的思想来对待电热，生活中的电热器都是利用了电热，也有很多用电器要防止电热造成危害，不能简单说电热是有利还是有害的。
《焦耳定律》教学设计
江苏南京29中致远校区殷发金
一、教学目标
（一）知识与技能
1．能通过实例，认识电流的热效应。
2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。
3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。
（二）过程与方法
体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
（三）情感态度和价值观
会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。
二、教学重难点
电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行研究。
重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。
研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。
研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。
焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区别。
电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。
只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。
重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。
难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
三、教学策略
电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。
本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。
在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量的方法。
研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些，体现了从简入难的层次性。
设计实验时结合了电路的特点，利用串联电路使两电阻的电流相等，利用分电压的方法使两电阻的电流不相等。
电热与电功的联系与区别，可以通过公式推导的方法得出在纯电阻电路中Q=W，在非纯电阻电路中，电热只是电功的一部分。
也可以从能量转化的角度来比较电热与电功，电热是指把电能转化为内能，而电功是把电能转化为其它形式的能，电热只是电功的一部分。
四、教学资源准备
校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电路演示板（含电能表）、功率不同的用电器（如热得快和白炽灯）、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。
五、教学过程。
![[新人教版]九年级物理教案：18、4焦耳定律](https://img.taocdn.com/s1/m/239798cfdd88d0d233d46add.png)
