中學物理課件：《焦耳定律》焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和熱能轉換中的體現，本節在電學中是重要的概念之一。

二、教學目標

（一）學問與技能

1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。

2、理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。

3、知道電功率和熱功率的區分和聯系。

（二）過程與方法

通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培育同學的分析、推理力量。

（三）情感、態度與價值觀

通過電能與其他形式能量的轉化和守恒，進一步滲透辯證唯物主義觀點的訓練。

三、教工作總結學重點難點

【教學重點】電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。

【教學難點】電功率和熱功率的區分和聯系。

四、學情分析

同學學好這節學問是特別必要的，

A、重點：理解電功和電功率和焦耳定律。

B、難點：關心同學熟悉電流做功和電流通過導體產生熱量之間的區分和聯系是本節的教學難點，防止同學亂套用公式。

C、關鍵：本節的教學關鍵是做好通電導體放出的熱量與哪些因素有關的試驗。在得出了焦耳定律以后介紹焦耳定律公式及其在生活、生產上的應用

五、教學方法

等效法、類比法、比較法、試驗法

六、課前預備

燈泡（36V，18W）、電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、電鍵、導線若干、投影儀、投影片、玩具小電機

七、課時支配

八、教學過程

（一）預習檢查、總結懷疑

（二）情景引入、展現目標

老師：用電器通電后，可以將電能轉化成其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉化狀況。

同學：

（1）電燈把電能轉化成內能和光能；

（2）電爐把電能轉化成內能；

（3）電動機把電能轉化成機械能；

（4）電解槽把電能轉化成化學能。

老師：用電器把電能轉化成其他形式能的過程，就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢？本節課我們學習關于電功和電功率的學問。

（三）合作探究、精講點播

1、電功和電功率

老師：請同學們思索下列問題

（1）電場力的功的定義式是什么？

（2）電流的定義式是什么？

同學：

（1）電場力的功的定義式W=qU

（2）電流的定義式I=qt

老師：投影教材圖2.5—1（如圖所示）

如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發生定向移動，形成電流I，在時間t內通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少？

同學：在時間t內，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。

老師：這相當于在時間t內將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功？

同學：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt

老師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。電功：

（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功。

（2）定義式：W=UIT

老師：電功的定義式用語言如何表述？

同學：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時間t三者的乘積。

老師：請同學們說出電功的單位有哪些？

同學：

（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J。

（2）電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kWh。

老師：1kWh的物理意義是什么？1kWh等于多少焦？

同學：1kWh表示功率為1kW的用電器正常工作1h所消耗的電能。

1kWh=1000W×3600s=3。6×106J

說明：使用電功的定義式計算時，要留意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。

老師：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時間里，

電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。

（1）定義：單位時間內電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。

（2）定義式：P=W=IUt

（3）單位：瓦（W）、千瓦（kW）

［說明］電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不肯定多；電流做功慢，但做功不肯定少。

老師：在力學中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢？

同學分組爭論。

師生共同總結：

（1）利用P=W計算出的功率是時間t內的平均功率。t

（2）利用P=IU計算時，若U是某一時刻的`電壓，I是這一時刻的電流，則P=IU就是該時刻的瞬時功率。

老師：為什么課本沒提這一點呢？

同學爭論，老師啟發、引導：

這一章我們討論的是恒定電流，用電器的構造肯定，通過的電流為恒定電流，則用電器兩端的電壓必是定值，所以U和I的乘積P不隨時間變化，也就是說瞬時功率與平均功率總是相等的，故沒有必要分什么平均功率和瞬時功率了。

［說明］利用電功率的公式P=IU計算時，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。

2、焦耳定律

老師：電流做功，消耗的是電能。電能轉化為什么形式的能與電路中的電學元件有關。在純電阻元件中電能完全轉化成內能，于是導體發熱。

設在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t內電流通過此電阻產生的熱量Q。

同學：求解產生的熱量Q。

解：據歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR

在時間t內電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt

由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。

產生的熱量為

Q=I2Rt

老師指出：這個關系最初是物理學家焦耳用試驗得到的，叫焦耳定律，同學們在學校已經學過了。

同學活動：總結熱功率的定義、定義式及單位。

熱功率：

（1）定義：單位時間內發熱的功率叫做熱功率。

（2）定義式：P熱=Q2=IRt

（3）單位：瓦（W）

［演示試驗］討論電功率與熱功率的區分和聯系。

（投影）試驗電路圖和試驗內容：

取一個玩具小電機，其內阻R=1。0Ω，把它接在如圖所示的電路中。

（1）先夾住電動機軸，閉合電鍵，電機不轉。調整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數為0。50V，登記電流表的示數，算出小電機消耗的電功率和熱功率，并加以比較。

（2）再松開夾子，使小電機轉動，調整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數為2。0V（此電壓為小電機的額定電壓），登記電流表的示數，算出小電機消耗的電功率和熱功率，并加以比較。

［試驗結果］

（1）電機不轉時，U=0.50V，I=0.50A，

P電=UI=0.50×0。50、W=0.25W

P熱=I2R=0.502×1.0、W=0.25W

P電=P熱

（2）電機轉動時，U=2.0V，I=0.40A，

P電=UI=2.0×0.40、W=0.80W

P熱=I2R=0.402×1.0W=0.16W

P電＞P熱

同學：分組爭論上述試驗結果，總結電功率與熱功率的區分和聯系。

師生共同活動：總結：

（1）電功率與熱功率的區分

電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，打算于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。

熱功率是在某段電路上因發熱而消耗的功率，打算于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。

（2）電功率與熱功率的聯系

若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數值相等。即P熱=P電

老師指出：上述試驗中，電機不轉時，小電機就相當于純電阻。若電路中有電動機或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉化為機械能或化學能。

中學物理課件：《焦耳定律》2

一、教學目標：

1、學問和技能目標：知道電流的熱效應，理解焦耳定律的內容、公式及其運用，知道電熱器的原理及構造。

2、過程與方法目標：要求同學能從感知事物→提出問題→自己設計→動手動腦探究科學規律中體會科學討論的方法，學會科學探究、學問遷移的方法，培育同學的科學討論的力量。

3、情感態度與價值觀目標：激發和培育同學的科學探究與創新的思想和精神，培育同學的辯證唯物主義精神，滲透實事求是和科學獻身訓練，激勵同學努力學習。

二、教學重點與難點

如何引導同學進行科學探究；如何使同學在科學探究中把握科學討論的方法，培育科學討論的力量。

三、教法與學法

將同學分組，以小組為單位進行老師引導下的科學探究，加強組內同學間的合作、爭論和溝通，加強師生間相互反饋，以問題和小組溝通貫穿教學的始終，不斷提出新問題，不斷解決新問題。開學時就將同學4人一組分組，分組時男女生分開后，自由組合，便于爭論與溝通，隨著學習的深化，可適當調整小組成員，每個組至少有一個好的同學能起到小老師的作用，帶領小組同學開展自主式學習。

四、教具與學具

同學用：鐵架臺、同學電源、大號試管和溫度計各三支、導線若干、量筒、煤油、電阻絲（5、10、10歐各一根，老師課前用電爐絲截取并焊好導線）。每小組一套。

老師用：與同學的基本相同，溫度計改用數字的，另加各種電熱器（電爐、電飯鍋、白熾燈、電風扇等）、多媒體課件及教學平臺。

五、探究試驗：

討論通電導體產生的熱量跟電流、電阻和時間的關系。

六、教學活動實錄（部分）：

（一）導入新課

老師：（老師出示電飯鍋，白熾燈、電風扇）這幾種電器各有什么功能？

同學：煮飯、照明、吹風。

老師：這些電器雖然功能不同，有沒有共同點？

（同學小組爭論，請三位同學上來各拿一個電器，同時通電試驗1分鐘，并請他們觸摸電器和電扇的電動機部分）

（凡老師提出問題，老師留有肯定的時間，讓同學同桌或四人小組爭論）

同學：它們工作時都會發熱。

老師：對！電流通過任何電器或導體，電器和導體都會發熱，這種現象叫電流熱效應。（老師

板書：電流熱效應）

老師：這種現象中能量是怎樣轉化的？

同學：電能轉化為內能。（老師板書：電能轉化為內能）

老師：它們產生的熱量有什么不同？

同學：（同學爭論后）它們產生的熱量有多有少。

（在同學心里自然產生了“產生熱量有多少？”這個問題。）

【點評】依據同學的日常生活創設問題情景，提出問題，建立問題期盼，能有效地激發同學學習的動機。

（二）科學探究焦耳定律：

老師：既然電流通過用電器產生的熱量不同，同學們會想到什么問題？

（同學談論紛紛，舉手發言，老師引導）

同學：電流通過導體產生的熱量與什么因素有關？（同學自己提出問題）

老師：你們覺得與什么因素有關？（引導同學去猜想）

（同學談論紛紛，舉手發言，老師引導）

同學：可能與電壓、電流、電阻、時間或其它等等因素有關。（同學猜想）

老師：同學們爭論很熱鬧！猜想對不對呢？（引導同學進入試驗討論）

同學：我們用試驗來驗證！（通過平常的教學，同學都明白：實踐是檢驗真理的標準，任何問題都要由試驗事實來評判）

【點評】各種討論問題和教學活動都是由同學自己提出來的，而不是老師強加的，充分體現同學的主體作用，同學布滿愛好和動力去解決自己發覺的問題。

老師：好！下面就請你們以小組為單位設計試驗方案（同學設計試驗）

（同學小組爭論，爭論時間可以長一點）

【點評】老師開頭不要給任何提示，以免禁錮了同學的思維，讓同學放開思維去思索，培育同學開放型思維力量。

老師：哪個小組匯報一下你們設計的試驗方案？

（同學七嘴八舌，但真能設計完整方案的不多，此時需要老師的引導）

老師：你們說說做這個試驗首先要解決一些什么問題？（老師引導同學如何進行試驗設計）生：熱量的多少如何用試驗展現出來？

同學：如何用試驗來驗證熱量與電流、電阻、時間的關系。

同學：用什么樣的電路去試驗。

同學：

老師：大家想想在前面的學習中有沒有可以體現熱量多少的方法？

同學：（同學爭論并發言）有熱脹冷縮比較熱量法，測溫度比較熱量法等等。

老師：請××同學談談你們的方法。

同學：我們利用熱脹冷縮的方法：找兩個相同的燒瓶？？

老師：很好！由于要進行比較，肯定要條件相同，所以要用相同的燒瓶？？其他小組還有什么方法？

【點評】滲透科學的比較方法：條件相同。

同學：可以將上述燒瓶中的空氣膨脹換成液體（水或煤油）

老師：也很好！測溫度比較熱量法呢？

同學：可以直接用溫度計去測量上升的溫度，質量相等的煤油溫度上升越多，吸熱越多？？師：××同學說得很好！只是上述前幾種方法是定性爭論方法，只能說明多少關系，最終這種方法是從定量的角度去考慮的，我們今日就采納他說的這種試驗方法，好嗎？

【點評】滲透教學民主的觀念。

老師：現在再來看看如何用試驗來驗證熱量與電流、電阻、時間的關系。大家想想：在前面的學習中，常常學到某個物理量由幾個物理量打算，當爭論它與其中一個量的關系時，要使另外的量相同或不變。這是什么方法？

同學：這是掌握變量法。

【點評】再次滲透科學的比較方法和掌握變量法：條件相同。

老師：因此我們可以將上述問題分解成三個問題來討論？分解成哪三個問題？

同學：熱量與電流，熱量與電阻，熱量與時間三個關系問題。

老師：如何用試驗討論熱量與電阻的關系？

同學：將兩個不同的電阻通以相同的電流（可以串聯），比較兩個電阻在相同的時間里產生的熱量。

老師：如何用試驗討論熱量與電流的關系？

同學；將兩個相同的電阻通以不同的電流（可以并聯），比較兩個電阻在相同的時間里產生的熱量。

老師：如何用試驗討論熱量與時間的關系？

同學：選擇任意一個電阻，不斷通電，觀看溫度是否隨通電時間不斷上升。

老師：綜合大家的意見，我們要做三次試驗，花的時間太長。為了節約試驗時間，能否將上述三次試驗合并為一次試驗？看哪個小組最先設計好試驗電路。

（同學小組爭論，畫出初步的試驗電路圖，不肯定每個小組都對，老師用投影儀展現某組設計的試驗電路圖，并請該組代表敘述設計思路）

同學：

（用多媒體教學平臺展現探究過程中的問題流程圖，如右圖所示。老師結合該圖，小結一下同學們設計試驗的過程，并統一熟悉和完善試驗電路）

【點評】通過上述引導和展現圖例，教會同學學會分解問題和合并問題，學會逐步解決問題的方法，提高解決問題的力量。另外也提倡了開放性思維、多種解決方案。

老師：請同學們根據上述我們設計的試驗方案開頭試驗。

說明：同學以小組為單位進行試驗操作并記錄有關試驗數據，老師隨時指導試驗。（進行試驗）

試驗記錄：煤油的初溫：T0=____。

煤油的末溫：T1=____，T2=____，T3=____（三個末溫應為同時的溫度）。

（老師巡察各個小組，有選擇地將某個小組的試驗數據用投影儀展現出來，并請該組同學將數據轉換成下表內容）

老師：其它小組試驗數據雖然與這不同，但都與這個數據差不多，可以看出其中的規律。哪個同學說一下，你從這數據中看出了什么？（數據分析，歸納總結）

同學：（同學可能說不精確?????，但大體的意思確定能說得出來）。

老師：××同學發覺了一個規律，我們不妨把這個規律稱為××定律。大家鼓掌慶賀他。其實這個定律早在許多年前，物理學家焦耳就是根據剛才大家的討論方法，試驗討論了許多年才得出的，因此這個定律也叫焦耳定律。

（老師用教學平臺投影焦耳定律的內容、公式、單位等）

說明：在現實中學試驗條件下，該試驗能夠得出較精確?????的數量關系。

【點評】開展勝利與激勵訓練，另外強調了我們的討論方法與物理學家進行科學討論的方法一樣，潛意識地使同學認同科學探究的方法。

老師：有的同學會問：我們一節課就能把這個規律討論出來，而焦耳要用好多年才能討論出來，是不是他有點問題？這里面有幾個方面的問題：

第一：那時的試驗條件不夠好；

其次：缺少必要的指導老師，由于在他之前沒有任何人討論和知道這個問題；

第三：缺少與其他科學家的合作與溝通，基本上是一個人關門在家討論，要走許多彎路。而我們有老師指導和小組溝通合作，集體的才智是無窮的；

第四：很重要的一點就是試驗要精確，試驗數據沒有什么誤差，誤差大了就得重新做，不然就不叫規律了。焦耳就是在試驗條件簡陋的狀況下，重復試驗了幾千次，直至試驗很精確了才得出了焦耳定律。

老師：請問你們哪個小組的試驗沒有什么誤差？

同學：有較大誤差。

【點評】通過對焦耳的故事介紹，對同學進行科學精神和實事求是精神的訓練，并培育同學的科學獻身精神，激勵同學勤奮學習。同時也告知了同學在科學討論中合作與溝通的重要，還為下面的評估作了鋪墊。

老師：能不能找一找誤差的緣由和改進的方法？（對試驗探究的評估）

同學：（同學爭論后發言）有熱量的散失，試管外面包隔熱材料。

同學：有可能這電阻絲的電阻不精確?????，可換用阻值精確?????的電阻絲。

同學：溫度計讀數不同時，盡量同時讀數。

同學：三支試管中的煤油質