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初中物理电和热教案设计
第四节 电和热
●教学目标
一、知识目标
1.知道在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比.
2.知道利用电热和防止电热的场合和方法.
二、能力目标
1.通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能力.
2.通过本节内容的学习，培养学生应用物理知识解决简单问题的能力.
三、德育目标
1.通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣.
2.在学习的过程中，渗透辩证唯物主义的思想.
●教学重点
通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系.
●教学难点
组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论.
●教学方法
探究法、观察法、讨论法.
●教具准备
学生用：烧瓶、温度计、铜丝、电炉丝、导线、煤油、电源.
演示用：电炉、电熨斗、热得快等电热器、投影仪.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、引入新课
[师]同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电能变成热能的例子.通过对电能的学习，大家已经了解电流通过导体时，导体会发热，谁还记得这是电流的什么效应?
[生]这叫电流的热效应.
[师]在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡(同学们一起说)热.有没有同学触摸过导线，如小灯泡连接的导线热不热.
[生]我摸过，没感觉到热.
[生]我也在家里摸过做饭的电饭锅，饭都熟了，导线也没感觉到热.
[师]同学们有没有考虑过这样的问题：导线和用电器中流过的电流相同吗?
[生]相同.
[师]导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热，这是为什么?今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关.
二、进行新课
1.电流的热效应跟电阻大小的关系
[想想做做]
[师]同学们四人一组，选择你们面前的仪器设计实验，讨论如何做，有什么问题可以提出来.
[生]为什么要用煤油，用水不可以做吗?
[生]为什么是等量的煤油，不等量行吗?
[师]完全可以用水来代替煤油，只不过时间可能要长一些才能从温度计上读出温度值.原因同学们在后续课程中将会找到答案.谁能回答第二个问题?
[生]只有等量的煤油，才能通过它们的温度讨论电流产生的热量.这样的方法应该是控制变量法.
[师]同学们如果没有什么问题，可以开始实验.
(学生实验，教师巡视，提醒同学们注意安全)
[生]两个瓶中温度不同.
[生]浸泡着镍铬合金丝的瓶中温度计指示的温度高.
(引导学生分析)
[生]煤油温度高，说明煤油中的金属丝产生的热量多.即电阻大的金属丝产生热量较多.
[师]刚才有同学问，为什么把金属丝做成螺旋状，直的不行吗?请同学们看下面的演示.
[演示]电热切割(可让1~2位同学演示)
如图，电阻丝和铜丝各一段，在木架上串联后接入电压为4~6 V的蓄电池组上.同时将相同的泡沫塑料板与电阻丝和铜丝接触(过一会).
[生]和电阻丝接触的塑料泡沫板被烧熔切开，和铜丝接触的没有切开.
[生]这说明电阻丝产生的热量多.
[生]就是说在电流相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多.
[师]大家都同意后一个同学归纳的结论吗?
(同学们开始议论.教师提醒大家：他是不是忽视了一个重要条件：从实验考虑)
[生]电阻丝和铜丝在同一个串联电路中，它们工作的时间相同.
[生]应该说，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多.
[生]也可以说在电流相同的情况下，电阻越大，产生热量的功率越大.
[师]电阻所以发热，是因为…
[生]消耗了电能.
[师]电阻越大，产生热量的功率越大，说明：
[生]电流相同的情况下，电阻越大，耗电的功率越大.
[师]电阻和功率具体的数量关系是什么呢?
引导学生写出电功率的表达式P=IU.利用欧姆定律I= .将二式中U消去，可以得到
P=I2R.
[生]在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比.(板书)
[师]从上面表达式中，同学们能不能进一步了解在电阻相同的条件下，电流和功率的关系?
[生]从上式中可以看出：在电阻相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体中电流的二次方成正比.
[师]同学们表达得非常好.请大家看书中“!”.在说到两个物理量“成正比”“成反比”的时候，一定要注意条件：关系式中其他物理量的大小不变.
[投影]
例题：某导体的电阻是2 Ω，通过2 A的电流时，电能转化成热时的功率是多少?
(教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演)
解：由题知：R=2 Ω I=2 A
P=I2R=(2 A)2×2 Ω=8 W
导体将电能转化成热时的功率是8 W.
同学们在演算过程中，教师要提醒大家注意：代入计算的时候，要将电流的单位“A”一起平方，不能写成P=I2R=22 A×2 Ω=8 W，安培和欧姆相乘，不能得到瓦特.
[师]我们通过实验、观察、利用公式推导得出了电流热效应跟电阻大小的关系.同学们现在能不能回答本节开始时的问题?
[生]导线和用电器(电炉或电饭锅或电灯)中通过的电流相同，但是导线的电阻较小，而那些电器的电阻较大，所以，那些电器发热，而导线几乎感觉不到热.
[师]生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的.
2.电热的利用和防止
[师]关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如…
[生]电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉…
[师]同学们举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器.
出示电炉(可用投影仪投影放大)
[师]电热器的主要部分是发热体.同学们观察电炉由什么组成?
[生]主要是炉丝即电阻丝.
[生]还必须有炉盘，电炉盘是绝缘材料做成的.
[师]从实际考虑，电炉丝应该有什么要求?
[生]电炉就是要靠电炉丝发热的，所以炉丝的电阻应该很大.
[生]炉丝还应有较高的熔点，这样它在发热时才不容易烧断.
[师]同学们以电炉为例说明发热体是什么做的?
[生]发热体是由电阻(率)大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的.
(教师出示“热得快”、电饭锅、电熨斗等电热器，并能将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体)
[师]我们了解了电热器，大家能不能说说使用电热有什么好处?
[生]电热清洁卫生，没有环境污染.
[生]热效率高，使用方便.
[生]能方便地调节，如控制温度，操作简单.
[生]…
[师]同学们知道了利用电热的好处.但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要设法防止.有关的内容，大家了解的有哪些呢?
[生]电机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，还会烧坏电机.
[生]有些导体上的绝缘材料会因温度过高，使绝缘材料迅速老化，甚至烧坏.
[生]电视机开的时间长了会发热.电视机后盖上有许多孔，就是为了能通风散热.
[生]电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害.
[生]老师用的投影仪上也装有小风扇，也是为了快点散热.
[生]农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会，等凉了再用，是为了防止电热可能造成的危害.
…
[师]同学们对电热的危害及防止了解的还真不少.老师这儿有一份电器的说明书，请大家仔细阅读，并分析说明其中的道理.
[投影]
教师引导学生着重注意以下内容：将电器置于通风良好处;勿使电器淋雨或受潮，长期不用的电器隔一段时间应该通电一次.
[生]电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害.
[生]电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用.长期不用的电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用.
[师]同学们分析得很好，大家一起来小结本节内容.
三、小结
本节课我们学习了如下知识
1.电流的热效应跟电阻大小的关系.
2.电热的利用及防止.
四、动手动脑学物理
1.开放性的试题，鼓励学生提出各种改进意见，不必保证他们的意见都是百分之百正确，但学生必须认真做.
2.导线相互连接的地方存在接触电阻.所以通电的时候，电能转化成热的功率较大，产生热量较多.因此，相互连接的地方比别处更容易发热，甚至引起火灾.
五、板书设计
1.电流的热效应跟电阻大小的关系
P=I2R
在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比.
2.电热的利用和防止
(1)电热的利用
电热器：利用电来加热的设备.
发热体：
电热的优点：
(2)防止电热的危害
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