师:上课!起立!同学们好!
生:老师您好!
师:好,同学们请坐。
经过前面内容的学习,我们已经掌握了电流、电压、电阻、电功、电功率等相关物理知识。今天,由我带领大家一起来共同探究和学习新的内容。
首先我们来看一个小实验。我将一个电阻跟一根导线串联起来,通电之后,大家仔细观察会出现什么现象。
好,谁能告诉我,你观察到了什么现象?大家一块说。
生:火柴点燃了!
师:这能说明什么问题?
生:温度升高!
师:谁的温度升高?
生:电阻的温度升高!
师:通电的时候,电阻温度升高了,它把火柴点着了,而导线上的火柴没点着,这能说明什么问题?
这位同学你来说。
生:电阻丝通电导致它的温度升高。
师:很好。电阻也好,导线也好,通电之后都会产热,这种现象在物理中我们称为电流的热效应。
这是我们观察到的第一个现象。除了这个现象以外,大家有没有观察到其他的现象?导线上的火柴点燃了吗?
生:没有!
师:那为什么电阻上的火柴点燃了,而导线上的没有点燃?这又能说明什么问题?提示一下,它们产生的热量相同吗?
生:不相同!
师:既然产热不相同,大家能够提出什么探究问题?一根火柴点燃,一根没点燃,产生的热量不相同,你能提出什么问题?
这位女同学你来说。
生:电流的热效应跟火柴燃烧有没有关系?
师:好,请坐。有没有其他同学补充?大胆发言。
这位男同学你来说。
生:大概是电阻的大小跟火柴燃烧与否有什么关系。
师:好,请坐。我来补充一下。电阻上的火柴燃烧了,导线上的没有燃烧,说明两者产生的热量不相同。那我们自然而然应该提出这样一个问题:既然产热不相同,产热的多少跟什么因素有关?
这位同学说可能跟导体有关,这只是针对我们的问题提出的一种猜想。我们的探究问题是:探究电流通过导体产生的热量与什么因素有关。
这就是我们今天所要重点学习的内容——18.4节 焦耳定律。
通过刚才的实验,火柴能被点燃,说明电流通过导体会产热,这种现象称为电流的热效应。如果从能量转换的角度来说,电流通过导体发热,是将消耗的电能转换成了内能。
刚才电阻通电会发热,导线通电也会发热,但是产生的热量不同。所以我们提出了探究问题:探究电流通过导体产生的热量(简称电热)与什么因素有关。
下面给一点时间,同桌之间相互交流,提出你的大胆猜想,你认为电热跟什么因素有关?大家相互交流一下。
好,同学们停下来。谁能告诉我,你的猜想是什么?举手回答。
那位男同学你来说。
生:我觉得应该跟电流的大小有关系。
师:很好,电流我们可以用字母I来表示。请坐。
其他同学还有不同的猜想吗?这位男同学你来说。
生:我觉得可能与用电器的种类有关。
师:好,请坐。用电器的种类不一样,它们对电流的阻碍作用也就不一样,本质上可能跟什么因素有关呢?对,电阻的大小。所以也可能跟电阻的大小有关系。
这位男同学你再来说。
生:跟通电的时间有关系。
师:好,请坐。很可能跟通电时间有关系。有没有其他同学补充?
这是同学们提出来的猜想。那老师也提一个:有没有可能跟电压有关系?电压和电流来说,我们知道电压是形成电流的原因,对于同一段导体而言,电压越大,电流也就越大。所以电压和电流里边,我们只要探究电流就可以了,电压可以不探究。
这是我们提出来的猜想,针对这些猜想,下一步我们该怎么办?
生:设计实验来验证!
师:对,设计实验来验证我们的猜想是否正确。
既然电热可能跟电流、电阻、时间这三个因素有关系,那我们就一个因素一个因素地来探究。首先我们来探究电热与电阻的关系。
接下来我们应该思考:怎样设计一个电路图来探究电热与电阻的关系呢?给大家一分钟时间,同桌之间相互交流一下。
好,停下来。哪一位同学来说一下,你觉得应该怎样设计这个电路图才能达到探究目的?大胆说,说错了没关系。
这一小组的同学,你来说。
生:要保证通电时间和电流相同,用两个阻值不同的电阻,并联在电路中。
师:请坐。按照这位同学说的,两个电阻并联,能够保证电流和时间相同吗?
这位同学立即就发现了问题,应该设计成串联电路。那你能不能再给大家说一下,为什么要设计成串联电路?
生:串联电路中电流处处相等。
师:同学们同意吧?很好,请坐。
那我们就按照这位同学说的,设计成一个串联电路,并且保证两个电阻阻值不同。一个叫做R?,阻值5欧姆;一个叫做R?,阻值10欧姆。这样串联起来,可以保证它们的电流相同,通电时间也能控制,电阻不同,能达到探究的目的吧?
