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物理

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18.4第十八章 电功率 第四节 焦耳定律 课标解读  

2015-01-14 23:10:52|  分类: 课标解读 |  标签: |举报 |字号 订阅

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焦耳定律课标要求

 焦耳定律


       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。

焦耳定律 课标解读

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。

焦耳定律重难点突破
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=电能的转换(十) - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间得出的结论不同,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。


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。

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