18.4 《焦耳定律》教学设计
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
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
1 .电功的大小与哪
为本节课
些因素有关？如何计算？
学生按要求回忆，回
作知识上的铺
复习提问
（2分钟）
2 .能说出一些用电
器工作时能量的转化情
况？
答。
垫。
电流在电路中做功，
学生说出常见用电器
创造课堂
可以将电能转化为其它形
工作过程中能量的转化。
情景，激发学生
创设情景
式的能，如电动机、电灯
的兴趣和求知
引入新课
发光、电视机工作 。
欲。
（3分钟）
当这些用电器工作
电流通过导体时电能
联系实
一段时间后，我们触摸它 们的有关部位，会有什么 感觉？这是什么原因？
转化成内能。
际，引入新课。
新课教学
电流的热效应
学生总结：
（28分钟）
投影：电饭锅、取暖
器、油灯、电炉丝、电铬
这些用电器工作时都
是把电能转化成内能。
培养学生
铁……
（得出电流的热效应
总结问题的能
这些用电器工作时
的概念）
力。
有什么共同特点？
导线和电炉丝串联，
电热的大小可能与导
为什么电炉丝热得发红而
体的电阻有关。
导线并不很热？说明什
么？
学生结合生活实际进
一、提出问题
行猜想：
电流通过导体时产
生热量的多少跟什么因素
电流、电压、电阻、
由生活现
有关？
通电时间
象培养学生发
二、猜想与假设
学生举例证明猜想的
现问题并提出
合理性。
问题的能力。
提示：电热是电流通
学生讨论：
过电阻时产生的热量，电
实验时要控制电路中
路中有电压不一定有电
的电流相等，改变电阻，
培养学生
流，所以电压对电流通过
比较在相同时间内放出热
合理猜想，并分
电阻产生热量的多少没有
量的多少。
析猜想的合理
影响。（排除电压这个物理
性。学会排除不
量）
合理猜想。
电流通过导体产生热
可以通过加热相同物
体，比较物体吸热升温的
量的多少与 有
多少
关。
培养学生
利用控制变量
你能结合实例说出这
学生观察实验装置讨
的方法来设计
二个因素对电热的影响
论得出：
实验。
吗？
1.本装置研究电热与
三、设计实验
电阻的关系。
要研究电流通过电
阻产生热量与电阻的关
2 .电阻串联，可以使
系，如何设计实验？如何
流过两根电阻丝的电流和
通过分析
比较产生热量的多少？
通电时间相同。
实验装置的合
理性来培养学
四、进行实验
生的设计实验
3.通过左右两管液面
的能力。
展示实验装置1
的高度差来比较，液柱上
升的越高，放出热量越多。
培养学生
利用转换的方
法把不易观察
的量转换为易
观察本实验装置，思
考：
1 .本装置可以用于
研究电热与哪个因素的关
系？
电流
I/A
1
R
2
电阻/ Q
5
0
产生热 量（多/ 少）
R
1
观察的现象
学会设计
实验数据记录
表格
.两电阻为什么要
串联？
4 .实验数据表格
电路接通，进行实验,学生观察实验装置讨会根据实 验数据得出结 论，利用控制变 量的方法准确 的描述出结论。
电路接通，进行实验,
学生观察实验装置讨
会根据实 验数据得出结 论，利用控制变 量的方法准确 的描述出结论。
.如何比较电流通 过电阻放出热量？
.设计实验数据记
录表格
学生根据实验数据， 得出结论：在电流和通电 时间相同时，电阻越大， 电流通过电阻产生的热量 越多。
观察U形管中液柱的上升论得出:
过电阻放出热量? 得出结论：在电阻和通电 培养学生
过电阻放出热量? 得出结论：在电阻和通电 培养学生
电阻R/Q1
电阻R/
Q
1
R
2
电流I/A
产生热 量（多/ 少）
4 .实验数据表格
培养学生 设计数据记录 表格、分析实 验、总结实验、 描述实验结论 的能力。
情况，把实验结果填入表 格中。
分析实验数据，可以
得到什么结论？
展示装置2
.本装置可以用于
研究电热与哪个因素的关
系？
.右边电阻丝上为
什么要再并联一根电阻 丝？
1.本装置研究电热与 电流的关系。
.使右边容器中的电 阻丝中的电流与左边容器 中的电阻丝不等（左边电 流大于右边电流）。
.通过左右两管液面 的高度差来比较，液柱上 升的越高，放出热量越多。
3.如何比较电流通
学生根据实验数据,
对实验数据综合分析能力
对实验数据综
合分析能力
.设计实验数据记 录表格
电路接通，进行实验, 观察U形管中液柱的上升 情况，把实验结果填入表 格中。
分析实验数据，可以 得到什么结论？
对于某一个电阻，在 电流一定时，通电时间越 长，电流通过电阻产生热 量越多。这个结论可以通 过刚才的实验中看出来， 某一根电阻丝通电时间越 长，液柱上升越高，说明 放出热量越多。
时间相同时，电流越大， 电流通过电阻产生的热量 越多。
学生总结以上两个实 验：
电流通过电阻产生热 量的多少与电流、电阻和 通电时间都有关，电流越 大、电阻越大、通电时间 越长，电流通过电阻产生 热量越多。
五、分析论证，得出
结论
对以上两个实验进行 总结，电流通过电阻产生 热量多少与电流、电阻和 通电时间。
焦耳定律
培养学生
的人文精神、学
介绍科学家焦耳。
了解焦耳在电热上的
习科学家的实
英国科学家做了大量 实验于1840年最先精确 地确定了电流产生的热量 跟电流、电阻和通电时间
成就
事求是的精神。
的关系，即焦耳定律。
学生了解焦耳定律的
内容，记住公式。
电流通过导体产生的
利用焦耳
热量跟电流的一次方成正
定律进行简单
比，跟电阻成正比，跟通
计算，培养学生
电时间成正比。
利用公式解决
实际问题的能
如果热量用Q表示，
学生快速的计算本题
力，进一步熟悉
电流用1表示，电阻用R
中的电热。
公式。
表示，时间用t表示，则
焦耳定律为Q=l2Rt。
Q=I2Rt= (4 . 55A )
2 X 48 . 4 Q x 600s=6 x
105J
培养学生
利用物理知识
例题：一电热水器电
解决实际问题
阻丝的阻值为48 . 4 Q,
的能力。
正常工作时的电流为
学生结合欧姆定律进
4 . 55A，工作 10min 放
行计算
出的热量为多少J ?
I 6.8J
Q=I2Rt= (6. 8A) 2
练习：取暖器接在
X32 . 3 QX600s=9 X105J
家庭电路中，正常工作时
的电流为6 . 8A，工作
10mi n 放出的热量是多
少？
电功与电热
上题中已知电压、电
学生计算电流做的电
流和通电时间，可以计算
功（电能）
出取暖器消耗的电能，那
么取暖器消耗的电能与电
W=UIt=220V X
热之间有什么关系呢？
6. 8A X600s=9 X105J
通过计算我们发现电
流做功与产生的电热是相
加强知识
等，那么用电器在工作时，
的联系，培养学
电功与电热间有什么关系
生系统学习的
呢？
能力。
学生讨论：
当电流做的功全部转
化为内能时：
在前面的计算过程中
利用了欧姆定律，它只能
由于 W二Ult，U=IR
用在纯电阻电路中，用电
培养利用
器工作时把电能全部转化
物理知识解决
Q=W=l2Rt
为内能。
实际问题能力。
电吹风工作时，消耗
了 1000J的电能，电流在
电阻线上产生热量等于
不是的，电吹风工作
培养学生
1000J 吗？
电功与电热的联系与
区别
时把电能转化为内能，还 有部分转化为动能。它 不是一个纯电阻。电功大 于电热。
合作学习的能
力、团队精神和
交往能力。
1 .纯电阻电路中
W=Q
2 .非纯电阻电路中
W>Q
电热Q=l2Rt
其它形式的能W?Q
利用焦耳定律解释现
学生讨论：
培养学生
象
知识应用能力，
电线与电炉丝串联，
合作学习的能
讨论：电炉通过导线
电流相等，根据焦耳定律，
力、团队精神和
接到电路中，导线和电炉
导线的电阻比电炉丝小的
交往能力。
丝串联，为什么电炉丝热
多，相同时间内放出热量
得发红而导线并不很热？
也少。
利用控制
想想议议：额定电压
学生讨论
变量的方法来
分析问题。通过
相同的灯泡，额定功率越
辨析加强对焦
大，电阻越小，正常工作
这两种情况下有不同
耳定律的理
时单位时间内产生的热量
的变量，前者是在电压一
O
解
越多。可是按照焦耳定律，
定时，电阻越小，电流越
电阻越大，单位时间内产
大，电热与电流是平方的
生的热量越多。一者似乎
关系，所以电流对电热影
有矛盾，这是怎么回事？
响较大。后者的前提是在
电流一定时，电阻越大，
电热越多。
电热的利用和防止
分成两类
利用分类
展示常见一些用电器
的方法来培养
（电熨斗、电视机散热孔、
利用电热的有：电熨
学生利用辩证
取暖器、电饭锅、电脑主
斗、取暖器、电饭锅等。
的态度来看待
板风扇、笔记本散热孔、
问题
电动机外壳……），给这些
防止电热的有：电视
用电器进行分类，哪些是
机散热孔、电脑主板风扇、
利用电热、哪些是防止电
笔记本散热孔、电动机外
热造成危害的。
壳等
电热在实际中有利用 也有防止的。我们要利用 辩证的态度来对待电热。
回忆本节课内容
梳理本节课知识内
利用问题
1 .电流的热效应与
容，学生根据问题逐个回
引领的方法培
总结
哪些因素有关？
忆本节课的内容，形成一
养学生总结归
（5分钟）
2 .焦耳定律
电功与电热的关
系
电热的利用防止
个知识体系。
纳的能力
1 .课后“动手动脑
学生按要求完成作
巩固本课
学物理”第1、2、3题
业，对生活实际开展力所
学习内容，同时
布置作业
2 .调查生活中还有
哪些是利用电热，哪些是
防止电热的措施。
能及的调查。
增加课外调查 的作业，使物理 走向社会、走向 生活。