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焦耳定律说课稿
华阳中学 唐佳
一、教材分析
1．教材的地位、作用和特点
焦耳定律是高二物理教育科学出版社新教材选修3-1第二章第六节的内容，是电学中重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中的地位举足轻重。在初中电学中，学生已经接触了影响电热的因素，这为过渡到本节起到了铺垫作用，本节内容是从电功、电功率，热功、热功率和焦耳定律出发，从电场力做功和能量转化这个更高的视角来理解焦耳定律，通过对闭合电路欧姆定律表达式的变形，来说明闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒在闭合电路中的具体现,本节知识紧密联系生活实际，如利用电流热效应制造家用电器，如电烙铁，电烤箱等。短路时，电源释放的能量全部在内电路中转化成为内能，可能造成电源损坏甚至引起火灾，所以，这不仅是物理知识的传授，更是体现了“物理来源于生活，应用于生活”的本质。
2．教学目标 （1）知识与技能
①理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。
U2U2t （P?②知道电功和电热的关系。理解公式Q?IRt（P?IR）、Q?）的适应条件。 RR22③知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。 ④能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （2）过程与方法
①通过对电动机电路的探究，提高学生分析论证能力； ②在教学中培养学生归纳、总结的科学思维方法。 （3）情感态度与价值观
通过本节课教学，让学生体会到探索自然规律的科学态度。 3.重点与难点
重点：区别并掌握电功和电热的计算。
难点：电流做功的表达式的推导，纯电阻和非纯电阻电路中能量转化过程中的区别。
二、学情分析
高二学生思维方式应逐步由形象思维向抽象思维过渡，因此在教学中用一些感性认识为依托，加强直观性和形象性，以便学生理解。学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一定的基础，但高中阶段将从电场力做功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求。本节课所涉及的能量观点，是研究电学问题和其他物理问题的重要方法。另外，这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工的基础。所以，本节课不但是物理知识的传授课，更是物理方法和思想的渗透课。
三、说教法：
1.先学自研，让学生联系前面所学的知识，推导电功率的表达式，培养学生搜集处理知识的能力 2.联系实际，从家用电器的运用让学生自主分析电能的利用，让教学从以前“繁，难”转化为生活中的简单实例上来，也让学生明白：学习物理不仅仅是考试，而是生活的实际应用。
3.互动探究，让学生理解纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别，并能对其进行简单计算。 四、说学法：
为体现学生的主体作用，我引导学生在探究中学习，在讨论中突破难点。本节课主要采用了归纳法；阅读法；联想法；推理法等。通过设疑，启发学生思考；通过练习强化理解加深记忆，根据练习情况及时评价鼓励学生，重在让学生弄清楚建立物理概念的过程，而不是死记硬背公式和结论。
五、说教学过程： （一）复习以前知识，导入新课
1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）
2．做功是能量转化的量度，用电器通电后，可以将电能转化为其他形式的能量，请同学们自己列举生活中的用电器，说明能量的转化情况。
本节课将重点研究电路中的能量问题。
（二）新课讲解-----第六节 焦耳定律 电路中的能量转化 1．电功和电功率 （1）电功
定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。
【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。
在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。
对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
W = IUt 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电
时间成正比。
②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。 ③单位：焦耳（J） 1J=1V·A·s
（2）电功率
①定义：单位时间内电流所做的功
②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用） ③单位：为瓦特（W）。1W=1J/s ④额定功率和实际功率
额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。
实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。
电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。
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学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=IRt，电流做这么多功，放出热量Q=W=IRt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。
错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？
英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。 2．焦耳定律——电流热效应 （1）焦耳定律
内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。
2表达式： Q=IRt ③
【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为
2内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=IRt
2（2）热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=IR ④
【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W ?Q。即W=Q+E其它 或P =P 热+ P其它、UI = IR + P其它
观察思考，讨论交流：
实验：探究电功率与热功率的区别和联系
1.器材：玩具电机1台、干电池2节、电压表和电流表各 1 只、导线若干。
2.实验目的：请设法测出电风扇的直流电阻，以及电动机工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。
3.实验步骤：取一个玩具小电机，其内阻R=1.0Ω，把它接在如图所示的电路中。
（1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。
（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0 V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。
4.数据处理：
2 A M V 电压U (V) 电流I (A) 电阻R (?) 电功率UI (W) 热功率机械功率UI-IRt (W) 2I2Rt (W) 转动 卡住 3 3 0.08 0.1 30 30 0.24 0.3 0.192 0.3 0.048 0 分析该电动机在不同情况下，电功率与热功率及机械功率之间关系，从能量守恒角度加以解释。 （1）区别：
电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；
热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率。决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。
（2）联系：
对纯电阻电路，电功率等于热功率； 对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和。
分析讨论：根据电场力做功，引导学生思考，在电源内部和外电路上能量是如何转化？
训练内化：
1. 用电器两端电压220V，这意味着 ( ) A. 1A电流通过用电器时，消耗的电能为220J B. 1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量 C. 1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220W
D. 1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J 2.关于电功，下列说法中正确的有 ( ) A.电功的实质是电场力所做的功 B.电功是电能转化为内能的量度
C.电场力做功是电能转化成其他形式能量的量度 D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
3. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有( ) A.灯泡的实际功率为50W B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的1/2 D.通过灯泡的电流为额定电流的1/4
4.右边电路中，电灯L1、L2都标有“220V,100W”; 电灯L3、L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是 ( ) A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
2（三）小结：对本节内容做简要小结。并比较UIt和IRt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。 （四）巩固新课和作业：
1.复习课本内容
2.完成P67 练习与评价：1、2、3、4、5。
【反思】本节课的设计还存在着许多的缺点和不足，请各位给予批评和指正。谢谢！