电热器和电流热效应教学设计 江阴市长寿中学 张长胜 【摘要】 本节课讲述了怎样学习电热器和电流的热效应，通过教学视频和学生演示实 验使学生理解并掌握电热器和电流的热效应。 【关键词】视频 实验 一、教材分析 本节课的内容是:义务教育课程标准教科书苏科版九年级第十五章第三节。 教材从常用电热器的感官认识出发，初步了解这样一个事实：电流通过导体时， 会时导体温度升高，这种现象就叫电流的热效应。日常中所见的电热器就是利 用电流的热效应制成的。从能量的转化角度看，电流通过导体发热的过程就是 电流做功的过程，即电能转化为内能的过程。并了解电热器的结构与性能，了 解电能利用的优点，由此分析电流通过导体时发热现象的利与弊。焦耳定律的 教学是本节课的重点。教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的 关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地 体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的 困难和对纯电阻电路的理解的困难。在实验基础上再去推导学生更信服。同时 启发学生从实验和理论两方面学习物理知识。在探究实验的基础上介绍了“焦 耳定律”；教材最后又回到生活中，使学生了解“电热的利用和防止”。电 热器电流的热效应既是对第十五章电功和电热中电能、电功率的一个应 用的总结，又是对家庭用电安全部分的一个铺垫。 二、教案背景 本节课的教学对象为初三（九年级）学生，在初二一年的学习中，他们已 经掌握了学习物理的方法和习惯。在生活经验方面，学生经常接触到电热器，对电流的热效应已有了一定的了解；在知识储备方面，学生对欧姆定律、电功 率有了一定的基础；在研究方法上，对于转换法、控制变量法、探究性学习的 过程与方法也有了一定的认识。同时对于与生活接触紧密的电热现象及其应用， 学生兴趣浓厚。所以，本节课的关键在于教师正确引导，充分调动学生学习的 主动性与积极性，让学生充分讨论、探究、合作、交流，使学生真正成为学习 的主人。 三、设计思想 在新课程改革的今天，教师要改变从前陈旧的教学观点，用新的教学理念 来武装自己，来适应新课改的需求，今后在教学中要注意作到：本着“以学生 发展为本”的教学、设计理念，教师要精心设计好适用于学生学习，有利于学 生发展的动态方案，以便凸现探究过程和探究方法，给学生一个充裕的思考问 题（包括实验方案的设计，实验过程的探究）的时空。并在本节的教学过程中 始终将学生置于研究者、探索者的位置，让学生通过自身的思考和合作学习来 获取知识和技能、掌握过程与方法、学会交流与合作。从实际生活中物理现象 出发，创设问题情景引入课题，再由学生在实验中利用观察法归纳出结论和规 律，不仅提高学生学习物理的兴趣，又能提高学生解决问题、分析问题的能力。 还有在本案例的教学过程中，能灵活运用观察、实验、分析、归纳等科学方法， 这样有利于培养学生正确的科学思维方式和科学方法。总之，教师在教学的过 程中，要不断的学习先进的教学思想，在新课改的理念指引下，转变自己陈旧 的观念，以适应新的教育教学任务。 四、设计策略本节课总体上采用 “生活物理”、“观察思考”、“实验探究”、“联系生 活”、“课堂梳理”和“知识拓展”等六大板块进行教学。充分体现“注重科学探究” 和“从生活走向物理，从物理走向社会”等的基本理念，焦耳定律的教学属于物 理定律的教学，本节课拟采用多媒体技术与教师演示实验相结合的方法。教师 边演示、边导控、学生边观察、边思考，并通过学生亲自动手实验来归纳总结， 最大限度地调动学生积极参与教学活动。充分体现“教师主导、学生主体”的教 学原则。设计实验，可以培养学生的创造思维，本节课力图通过实验探究与学 生动手实践活动相结合的手段，引导学生完成这个设计，让学生初步体会到“创 新”的喜悦，加深学生对物理这门学科的感情。学生对于控制变量法的实验的印 象应该说是比较深刻的，但是在结论的叙述上也存在一定的问题，特别是焦耳 定律这样有三个变量的公式，而且对于电功和电热在认识上和计算上都存在着 误区，所以针对这样问题，在教学设计上采取了学生自主复习，教师重点强化 训练的方法，通过典型例题讲解和练习，对典型实例分析解释，来加深学生的 印象，提高学生理解和分析、计算能力。 五、教学目标、重点难点 1、知识与技能 1、熟悉常见的电热器，了解电流的热效应; 2.认知电流通过导体产生的热量 跟哪些因素有关; 3.理解焦耳定律的内容、公式、单位和应用。2、过程与方法知道科学研究方法常用的方法转换法和控制变量法在本节实验中的运用方 法;通过观察生活中常见的电热器及其构造，培养学生观察、思考、分析问题的 能力。3、情感态度和价值观通过分析电热的利与害，使学生能够辩证地看问题，加强辩证唯物主义教 育;通过对焦耳生平的介绍，使学生受到其刻苦钻研精神和严谨科学态度的感染和熏陶。 4、行为与创新 本教学设计用到五段视频和创新实验(一个实验多次说明问题)。 5、重点 演示实验中得出电流通过导体产生的热与导体中通过的电流、导体的电阻 和通电时间有关是这节课教学的重点。 6、难点 用 Ulead GIF Animator 制作简单 GIF 动画 六、教学方法 演示讲解、任务驱动、自主探究、生生互助 七、教学过程引入新课：有一天，小明放学回家后接到妈妈的电话，妈妈嘱咐他好好写 作业，不要看电视。等妈妈下班回家时看到小明在写作业，电视机也没有打开， 很高兴。可妈妈用手摸了一下电视机的后盖就发现，小明没有按照妈妈说的做， 看过电视，你知道小明的妈妈是根据什么道理判定的吗？ 生活中还有哪些类似的现象？ （一）、电流热效应的概念： 电流通过电灯时要发热，将电能转化为热能和光能，电流通过电炉、电熨 斗、电饭锅等都要发热。我们把电流通过导体时电能要转化成热的现象叫做电 流的热效应。 观察1：观看视频 “电炉的工作过程”。 讨论：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同。为什 么电炉丝热得发红，而导线几乎不发热？即，电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？合理的猜想是科学结论的先导，是设计实验的前提，请同学们 围绕电路的工作过程展开合理的猜想，学生参与，讨论思考并提出猜想，相互 交流：电热的多少与电压、电流、电阻、时间等因素有关。 （激发学生的猜想，培养学生参与探究问题的兴趣和探究活动的实践能力） 结合猜想总结：物理学家发现电流通过任何导体时产生的热量，都和导 体中的电流、导体的电阻、通电时间有关。 演示实验验证 （1）如何证明同学们的猜想是正确的呢？ （2）怎么样去做才好呢？ 教师介绍实验装置，并提问这个实验中是如何展示热量的多少？并进行 确证。如何设计实验程序？（学生汇报后板书实验方案）回答：（1）实验验 证；（2）用控制变量法进行对比实验；（3）学生相互讨论后回答：温度计、 玻璃管中煤油的液面；（4）设计实验方案。汇报交流并请能力强的三位同学 参与实验（解说、操作、记录）。 （再次认同探究的基本程序；培养学生积极思考并参与探究的活动；培养学生 观察实验现象的能力和分析实验结果的能力） （二）探究影响电流热效应的因素： 1、研究通电导体电阻大小对产生热量影响 方法：将 A、B 串联在电路中，控制电流 、通电时间相同，通过煤油温度 的变化比较通电导体电阻大小对产生热量的影响。 2、研究电流大小对产生热量的影响 方法：只观察 B 装置，通过滑动变阻器改变镍铬合金丝电流，保持通电时 间相同，看煤油温度的变化。3、研究通电时间对产生热量的影响 方法：仍选用 B 装置，延长通电时间，看煤油温度的变化 观察2：观看视频 “电流的热效应”。 实验结论： 结论 1. 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热 量越多。 结论 2. 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越 多。 结论 3. 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热 量越多。 结论 4.电流通过导体产生的热量与导体的电阻有关、与导体中的电流有关、 与通电时间有关，而且导体的电阻越大、导体中的电流越大、通电时间越长， 产生的热量越多。 今天我们的实验只能定性得出电流通过导体产生的热量与导体的电阻、与 导体中的电流、与通电时间；而在实际的电热计算中需要定量的关系，早在 1840 年英国的物理学家焦耳通过大量的实验确定热量与导体的电阻、与导体中 的电流、与通电时间的确切关系，即焦耳定律：电流流过导体时产生的热量， 跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比 。 公式：Q=I2Rt 单位：I安 R欧 t秒 Q焦 本节课虽然我们不能通过实验得出焦耳定律公式，但可以通过电能转化和 欧姆定律推导出焦耳定律。 电能在生活中有着广泛的应用，它可以根据人们的需要转化为不同形式的 能。观察3：观看视频 “电能”。 通常情况下，电流做功所产生的热量仅是电流做功的一部分，QW （三）、电热的利用和防止： 观察4：观看视频“电热的利用”。 阅读：讨论总结如何利用电热？如何防止电热？ 结论：利用电热的例有：电暖气、电烙铁、电热毯、冷暖 空调等在供电时都是利用电流的热效应。 观察5：观看视频“电热的危害和防止”(在教学参考书后面的光盘上有的)。 结论：防止电热的方法有：电动机利用翼状散热片增大散热面积、电冰箱在 放置时后背要与墙壁保持一定距离使热量通过空气散热；计算机内的小风扇主 动把热空气驱走等。结束语：科学是一把双刃箭，生活中的电热器件很多，要想合理地利用他， 需要我们对电热知识有更加深入的了解。 （四）、巩固练习 利用多媒体课件展示“想一想”、“画一画”、“试一试”、“辩一辩”、 “看一看”等形式的问题。特别是“想一想”的问题可以起到“点题”的效果， 可以检验学生对“相对”一词的理解程度。 （巩固练习不仅是为了让学生掌握新课的基本知识，更重要的是将本节研 究问题的方法及思维程序提炼出来，运用所学知识解决实际生活中的问题，使 学生初步学会这些方法并体会到它们在解决问题中的巨大作用，从而实现教学 的真正目的符合新课程标准“物理源于生活，又高于生活，最终服务于生活” 的科学定位。） （五）、布置作业完成导学手册相关的练习。预习安全用电的知识。（六）、板书设计。 15.3 电热器电流热效应 1.电流热效应：通电导体会发热的现象叫做电流的热效应。 2.焦耳定律： （1）内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻 成正比，跟通电时间成正比。 （2）公式：Q = I2Rt 3、电热的利用和防止：（1）利用电热的例有：电暖气、电烙铁、电热毯、 冷暖空调等在供电时都是利用电流的热效应。（2）防止电热的方法有：电动 机利用翼状散热片增大散热面积、电冰箱后背要有散热窗。八、教学反思 1、从看过电视之后，电视后盖会发热这种学生常见的现象及生活中的电热 器引入电流的热效应，贴近生活，贴近实际，体现了从生活走向物理。通过本 节课的学习，使学生学会如何利用控制变量法进行实验的探究，通过对实验的 观察、分析，自己总结归纳出电流的热效应与哪些因素有关及其焦耳定律，体 现了学生的自主学习理念。注重了对物理研究方法的教学，在科学探究的设计 实验环节，引导学生应用控制变量法和转换法进行实验设计，培养学生应用所 学物理研究方法解决物理问题的能力。 2、猜想及猜想的依据的反思：很多学生的猜想是没有边际的，而且不知 道怎样猜想，因为我们的提出问题：电流流过导体产生的热量与哪些因素有关？ 引导电流产生热量，让学生联系电流的热效应这样许多学生马上想电流产生的 热量可能与电流的大小有关？电流流过导体，自然让学生联想到导体的电阻， 电阻是导体的性质通过一系列联想，让学生猜想到电流流过导体上产生的热量可能与导体的电阻的大小有关？学生生活中经常使用电热器，对电流的热效应 并不陌生，有的学生他提出了电流流过导体上产生的热量可能与电热器使用的 时间有关？学生依据用热得快烧开水短时间只能将水烧热，