师:好,同学们好,请坐。今天我们学习第十八章第四节——焦耳定律。首先,请同学们看一下本节课的学习目标,这位同学,请你帮大家读一遍。
生:通过列举生活中的用电器通电后都有发热现象产生的实例,能准确概括出电流的热效应。通过活动体验,猜想电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关,会设计实验并进行探究。通过自主学习焦耳定律的有关内容,会应用焦耳定律公式进行运算。
师:非常好,请坐。下面请同学们看一个演示实验,这是一段镍铬合金丝,把它通电后,它能否点燃火柴呢?我们来试一试。
(进行演示实验,合金丝点燃火柴)
师:哇,我们再试一个。看,把它通电后,它竟然能够点燃火柴,这说明什么呢?好,这位学生,你来说说。
生:产生热量。
师:它怎么会产生热量?
生:有电流通过。
师:有电流通过就会产生热量。好,非常好,请坐。那么把它通电后,它能够点燃火柴,说明它发热了,那么它其实就类似于我们生活中的电暖扇中的电热丝,通电以后会产生大量的热。同学们,还知道哪些用电器通电后会发热的?
生:电熨斗。
生:电烙铁。
生:吹风机。
师:电熨斗、电烙铁、吹风机,你看老师举的两个例子,电烤箱、电水壶,是不是?
生:是
师:非常好,请坐。它们通电后都会产生大量的热,那从能量转化的角度来看,它们是将什么能转化成什么能呢?
生:电能转化成内能
师:电流通过导体时,电能转化成内能,这种现象我们就叫做电流的热效应。好,下面我们来看一道练习题,这位女生,你来说一说。
生:正确答案是B。
师:它将消耗的电能主要转换成什么能?
生:机械能。
师:而电流的热效应是将电能转化成什么能?
生:内能
师:非常好,请坐。下面,同学们想不想体验一下电流的热效应?
生:想
师:好,我在每个小组桌子上都放了一双自制的电热手套,在每只手套里面,我给大家装了一个电阻,左手手套里装的是15欧的电阻,右手手套里面装的是5欧的电阻,它们之间是串联连接的。下面请同学们接上电源,按下绿色按钮打开电源,按下红色按钮关闭电源。同时我们完成两个体验:体验一,组内找一位同学分别戴上两只手套,通电一段时间后,感受一下两只手套的发热情况是否一样;体验二,通过增大电压,增大两只手套中的电流,感受一下手套的发热情况有什么变化。通过这个活动体验,还请同学完成一个猜想:电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。好,开始吧。
师:这个电热手套,我已经给大家尝试上百次了,你们大胆放心地用吧,没事。电源的话,大家先调成7.5伏,后来调成9伏就行了。体验过程中,为了让体验效果明显,可以让电阻紧贴着手心,这样效果会更明显一些。
(学生进行体验活动)
师:你们两个人是不是感觉出来了?好,请同学们完成实验猜想,电流通过导体时产生热量多少跟哪些因素有关呢?
生:烫,一个烫一个不烫。
师:好,活动结束。哪位同学愿意来说一说你的猜想和你的体验?来,你来说一说,就你。你的体验是什么?开始的时候,发热情况一样不一样?
生:不一样。
师:哪个比较热?
生:15欧的比较热。
师:后来你增大电流之后呢?
生:还是15欧的更热了,两个都热,但15欧的比5欧的热。
师:那你猜想跟哪些因素有关呢?
生:跟电阻有关。
师:还跟什么有关?
生:还跟通电时间有关。
师:这个通电时间你是怎么得出来的?
生:刚开始的时候没多热,到最后烫手。
师:哦,刚开始不热,后来热了,跟通电时间有关。还跟什么有关?
生:还跟电流有关,增大电流之后更热了,热得更快了。
师:说明它跟电流有关。好,请坐。其他同学还有没有补充的?
生:没有了。
师:好,我们来看,电流产生热量多少,我们就用电热Q来表示,它可能跟电流大小、电阻大小、通电时间长短有关。那么,当一个物理量跟多个因素有关时,我们探究时应采取什么探究方法?
生:控制变量法
师:非常好。下面,我们就通过实验来验证我们的猜想。首先,如果我们想要探究电热与电阻的关系,我们需要控制哪些量相同?
生:通电时间和电流
师:就你来说说吧。
生:需要控制电流大小和通电时间相同,电阻不同。
师:非常好,请坐。既然需要电阻不同的话,我可以给大家提供两个阻值不同的定值电阻,请同学们在实验单上设计一个电路,使通过它们的电流和通电时间相同。开始。
师:它们之间怎样连接,才能保证通过的电流相同呢?确定,它们之间怎样连接呢?
生:串联
师:保证通过它们的电流相同,串联。你们学过怎样连接才能保证通过电流相同?
生:串联,串联,串联。
师:想一想。好,大家停下来,我们来看这位同学设计的电路,请你说一下你的设计思路好吗?
生:就是要让电流相同,所以用串联电路,串联电路电流处处相同。
师:非常好,请坐。非常正确,我们只需把这两个电阻串联接在电路中,就能保证通过它们的电流相同,通电时间也相同,因为我们可以同时闭合、同时断开开关。
师:接下来,如果我们想探究电热与电流的关系,我们需要控制哪些量相同呢?哪些量不同呢?这个女生,你来说。
生:需要控制电阻和通电时间相同,电流不同。
师:非常正确。好,控制电流不同,电阻和通电时间相同。既然需要电阻相同,那我就给你们两个阻值相同的定值电阻,一个10欧,另一个也是10欧。那么请同学们在实验单上也设计一个电路,可以增加一些其他的电学元件,保证通过它们的电流不同。好,开始吧。
师:还能不能串联了呀?
生:不能串联。
师:串联电路电流处处相等,那怎么办?可以增加一些其他的电器元件,要让电流不同,两个电阻都是10欧,你想一想,虽然并联之后电压是一样的,电阻也是一样,电流难道不一样?可以增加一些其他的电气元件,大家想一想。
(学生设计电路)
师:好,我们请看这位同学设计的电路,也请你说一下你的设计思路好不好?
生:探究的是热量与电流的关系,所以要把一个电阻放在干路上,另一个电阻放在支路上,这样通过它们的电流就不相同了。
师:它俩的电阻一样不一样?
生:一样。
师:大家认同不认同?
生:认同
师:好,非常好,请坐。其他同学还有没有其他的方案?
生:有。并联一个小灯泡,就是把其中一个电阻换成一个小灯泡。
