第十八章第4節(jié)《焦耳定律》教學(xué)設(shè)計--2024-2025學(xué)年人教版物理九年級上學(xué)期授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學(xué)內(nèi)容教材：2024-2025學(xué)年人教版物理九年級上學(xué)期

章節(jié)：第十八章第4節(jié)《焦耳定律》

內(nèi)容：焦耳定律的基本概念、焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式、焦耳定律的應(yīng)用實例。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學(xué)生在進(jìn)入九年級物理學(xué)習(xí)之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的電學(xué)知識，包括電流、電壓、電阻等基本概念。他們可能已經(jīng)接觸過電路的基本連接方式，以及簡單的電路分析。然而，對于焦耳定律這一概念，他們可能還缺乏深入的理解。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

九年級學(xué)生對物理學(xué)科通常表現(xiàn)出較高的興趣，尤其是與日常生活相關(guān)的物理現(xiàn)象。他們的邏輯思維能力逐漸增強(qiáng)，能夠通過觀察和實驗來理解物理規(guī)律。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能更傾向于通過實驗操作來學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生可能更偏好通過公式推導(dǎo)來理解概念。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在學(xué)習(xí)焦耳定律時，學(xué)生可能會遇到以下困難：一是理解焦耳定律的物理意義，即電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系；二是掌握焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能夠正確應(yīng)用；三是將焦耳定律應(yīng)用于實際問題中，如計算電路中的熱量損失。此外，學(xué)生可能對電學(xué)中的定量分析感到不適應(yīng)，需要教師提供足夠的指導(dǎo)和練習(xí)。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：采用講授與實驗相結(jié)合的方法，通過講解焦耳定律的基本概念和公式，引導(dǎo)學(xué)生理解其物理意義。同時，引入討論和案例研究，增強(qiáng)學(xué)生對理論知識的實踐應(yīng)用能力。

2.教學(xué)活動：設(shè)計“電流熱效應(yīng)”實驗，讓學(xué)生親手操作，觀察電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量。通過角色扮演，讓學(xué)生扮演電路元件，模擬電路中的電流熱效應(yīng)。

3.教學(xué)媒體：使用多媒體教學(xué)軟件，結(jié)合動畫和視頻，直觀展示焦耳定律的原理和應(yīng)用。同時，利用實物模型和電路板，讓學(xué)生在實際操作中加深理解。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：在課前一周，教師通過學(xué)校在線平臺發(fā)布預(yù)習(xí)PPT，包含焦耳定律的基本概念、相關(guān)公式和幾個簡單的實驗案例。

設(shè)計預(yù)習(xí)問題：圍繞“如何通過實驗驗證焦耳定律？”設(shè)計問題，如“電流、電阻、通電時間如何影響熱量產(chǎn)生？”等。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過在線平臺查看學(xué)生提交的預(yù)習(xí)筆記和思維導(dǎo)圖，了解預(yù)習(xí)情況。

學(xué)生活動：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生通過PPT和實驗案例，初步了解焦耳定律。

思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生在閱讀過程中，針對問題進(jìn)行思考，記錄初步的理解和疑問。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記和思考結(jié)果以電子文檔形式提交。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過預(yù)習(xí)資料和問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺，方便監(jiān)控和交流。

作用與目的：

讓學(xué)生提前接觸焦耳定律，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動：

導(dǎo)入新課：以“生活中的電流熱效應(yīng)”為引，例如展示電暖器加熱的圖片或視頻，引出焦耳定律。

講解知識點：詳細(xì)講解焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式和物理意義，使用實例幫助學(xué)生理解。

組織課堂活動：進(jìn)行“電流熱效應(yīng)”實驗，讓學(xué)生觀察并記錄數(shù)據(jù)，分析電流、電阻和時間對熱量的影響。

解答疑問：學(xué)生在實驗過程中提出的問題，教師及時解答。

學(xué)生活動：

聽講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽講，思考焦耳定律的應(yīng)用。

參與課堂活動：學(xué)生積極參與實驗，記錄數(shù)據(jù)。

提問與討論：學(xué)生在實驗后提出自己的觀察和疑問，與同學(xué)討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過講解，使學(xué)生掌握焦耳定律的核心內(nèi)容。

實驗活動法：通過實驗，讓學(xué)生體驗物理定律的實際應(yīng)用。

合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。

作用與目的：

通過講解和實驗，幫助學(xué)生深刻理解焦耳定律，并能應(yīng)用于實際問題。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

布置作業(yè)：布置設(shè)計電路圖的作業(yè)，要求學(xué)生設(shè)計一個電路，并計算在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

提供拓展資源：推薦與焦耳定律相關(guān)的物理實驗網(wǎng)站或書籍。

反饋作業(yè)情況：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行批改，提供反饋。

學(xué)生活動：

完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)作業(yè)要求，完成電路設(shè)計計算。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用推薦資源進(jìn)行進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)：學(xué)生反思自己在學(xué)習(xí)過程中的收獲和不足。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：通過作業(yè)和拓展資源，鼓勵學(xué)生自主探索。

反思總結(jié)法：通過反思，幫助學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗。

作用與目的：

鞏固學(xué)生的知識點，提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，并通過反思促進(jìn)自我提升。教學(xué)資源拓展一、拓展資源

1.焦耳定律的實驗原理與應(yīng)用

-焦耳定律的實驗原理：通過實驗演示電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，如使用電流表、電阻絲、溫度計等設(shè)備。

-焦耳定律在實際應(yīng)用中的體現(xiàn)：例如，電熱水器、電爐、電暖氣等家用電器的工作原理。

2.電阻與電流的關(guān)系

-電阻的定義和影響因素：電阻是導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，受材料、長度、橫截面積和溫度等因素影響。

-電阻與電流的關(guān)系：根據(jù)歐姆定律，電流與電阻成反比，即電流越大，電阻越小。

3.電能的轉(zhuǎn)換與守恒

-電能的轉(zhuǎn)換：電能可以轉(zhuǎn)換為熱能、光能、機(jī)械能等。

-電能守恒定律：在一個封閉系統(tǒng)中，電能的總量保持不變。

4.熱力學(xué)基本概念

-熱量與溫度：熱量是物體內(nèi)部能量的一種表現(xiàn)形式，溫度是物體熱運(yùn)動程度的度量。

-熱傳遞方式：熱傳遞有三種方式，即傳導(dǎo)、對流和輻射。

二、拓展建議

1.實驗探究

-學(xué)生可以設(shè)計實驗，探究不同電阻、電流和時間對焦耳定律的影響。

-通過實驗，學(xué)生可以更好地理解焦耳定律的物理意義，提高實驗操作能力。

2.應(yīng)用案例分析

-教師可以提供一些實際應(yīng)用案例，如家用電器、工業(yè)生產(chǎn)等，讓學(xué)生分析焦耳定律在這些領(lǐng)域的應(yīng)用。

-通過案例分析，學(xué)生可以加深對焦耳定律的理解，提高解決實際問題的能力。

3.電阻與電流的關(guān)系研究

-學(xué)生可以研究不同材料的電阻特性，如金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等。

-通過研究，學(xué)生可以了解電阻與材料、長度、橫截面積和溫度等因素的關(guān)系。

4.電能轉(zhuǎn)換與守恒探討

-教師可以引導(dǎo)學(xué)生探討電能轉(zhuǎn)換的實際應(yīng)用，如電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等。

-通過探討，學(xué)生可以了解電能轉(zhuǎn)換過程中的能量守恒定律。

5.熱力學(xué)基本概念拓展

-教師可以介紹熱力學(xué)第一定律和第二定律，讓學(xué)生了解熱力學(xué)的基本原理。

-通過學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更好地理解熱傳遞和能量轉(zhuǎn)換的過程。

6.課后作業(yè)與拓展

-教師可以布置一些與焦耳定律相關(guān)的課后作業(yè)，如計算電路中的熱量損失、設(shè)計電路等。

-學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)資源，如科普網(wǎng)站、教育論壇等，查找相關(guān)資料，提高自己的知識水平。

7.小組合作與交流

-教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組合作，共同完成拓展學(xué)習(xí)任務(wù)。

-通過小組合作，學(xué)生可以培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作能力，提高溝通能力。

8.課外實踐活動

-教師可以鼓勵學(xué)生參加課外實踐活動，如參觀發(fā)電廠、參觀科技館等，讓學(xué)生親身體驗物理知識在實際中的應(yīng)用。內(nèi)容邏輯關(guān)系①焦耳定律的基本概念

-焦耳定律的定義：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方、電阻和通電時間成正比。

-焦耳定律的表達(dá)式：Q=I2Rt。

-焦耳定律的單位：熱量（Q）的單位是焦耳（J），電流（I）的單位是安培（A），電阻（R）的單位是歐姆（Ω），時間（t）的單位是秒（s）。

②焦耳定律的應(yīng)用

-熱量計算：如何利用焦耳定律計算電路中的熱量。

-能量轉(zhuǎn)換：焦耳定律在電能轉(zhuǎn)換為熱能中的應(yīng)用實例。

-安全考慮：焦耳定律在電路設(shè)計和安全操作中的重要性。

③焦耳定律的實驗驗證

-實驗原理：通過實驗驗證焦耳定律，觀察電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。

-實驗步驟：設(shè)置實驗電路，連接電流表、電阻絲和溫度計，記錄電流、電阻和通電時間，測量溫度變化。

-實驗結(jié)果分析：分析實驗數(shù)據(jù)，驗證焦耳定律的正確性。典型例題講解例題1：

一電路中的電阻為10Ω，通過電阻的電流為2A，通電時間為5分鐘，求通過電阻產(chǎn)生的熱量。

解答：

根據(jù)焦耳定律，熱量Q=I2Rt。

代入已知數(shù)值，Q=(2A)2×10Ω×5min×60s/min。

計算得，Q=4×10×5×60J=12000J。

例題2：

一個電熱水壺的電阻為20Ω，當(dāng)它接入220V的電源時，求通過電熱水壺的電流和1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量。

解答：

首先，根據(jù)歐姆定律計算電流I=V/R。

代入已知數(shù)值，I=220V/20Ω=11A。

然后，根據(jù)焦耳定律計算熱量Q=I2Rt。

代入已知數(shù)值，Q=(11A)2×20Ω×1min×60s/min。

計算得，Q=121×20×60J=145200J。

例題3：

在電路中，有一段電阻為15Ω的導(dǎo)體，當(dāng)電流為3A時，求1小時內(nèi)通過該導(dǎo)體的熱量。

解答：

根據(jù)焦耳定律，熱量Q=I2Rt。

代入已知數(shù)值，Q=(3A)2×15Ω×1h×3600s/h。

計算得，Q=9×15×3600J=486000J。

例題4：

一電路中的電阻為25Ω，若要使通過電阻產(chǎn)生的熱量為750J，電流應(yīng)為多大？通電時間為多少？

解答：

首先，根據(jù)焦耳定律的公式Q=I2Rt，可以推導(dǎo)出電流I=√(Q/Rt)。

代入已知數(shù)值，I=√(750J/25Ω)。

計算得，I=√30A≈5.48A。

然后，根據(jù)焦耳定律的公式Q=I2Rt，可以推導(dǎo)出通電時間t=Q/(I2R)。

代入已知數(shù)值，t=750J/((5.48A)2×25Ω)。

計算得，t≈0.4小時。

例題5：

一個電路中的電阻為30Ω，若要使1分鐘內(nèi)通過該電阻的熱量為1800J，電流應(yīng)為多大？

解答：

根據(jù)焦耳定律的公式Q=I2Rt，可以推導(dǎo)出電流I=√(Q/(Rt))。

代入已知數(shù)值，I=√(1800J/(30Ω×1min×60s/min))。

計算得，I=√(1800J/1800s)A。

計算得，I=1A。課堂1.課堂評價

課堂評價是教學(xué)過程中不可或缺的一部分，它有助于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)目標(biāo)的有效達(dá)成。以下是對課堂評價的具體實施方法：

（1）提問與反饋

在課堂教學(xué)中，教師可以通過提問的方式檢驗學(xué)生對焦耳定律的理解程度。例如，提出如下問題：

-焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？

-焦耳定律中的各個物理量分別代表什么？

-如何應(yīng)用焦耳定律計算電路中的熱量？

（2）觀察與記錄

教師應(yīng)密切關(guān)注學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，包括參與度、注意力集中程度、實驗操作能力等。通過觀察，教師可以記錄下學(xué)生的優(yōu)點和不足，為后續(xù)的教學(xué)提供參考。

（3）小組討論與協(xié)作

在課堂活動中，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生在合作中學(xué)習(xí)。通過小組討論，教師可以觀察學(xué)生的溝通能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和問題解決能力。

（4）課堂測試

定期進(jìn)行課堂測試，檢驗學(xué)生對焦耳定律知識的掌握程度。測試可以包括選擇題、填空題、計算題等多種形式，以全面評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.作業(yè)評價

作業(yè)是課堂學(xué)習(xí)的延伸，通過作業(yè)評價，教師可以了解學(xué)生對知識的鞏固和應(yīng)用能力。

（1）作業(yè)批改

教師應(yīng)認(rèn)真批改學(xué)生的作業(yè)，對作業(yè)中的錯誤進(jìn)行糾正，并給予詳細(xì)的點評。在批改過程中，教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生的解題思路和方法，以及是否存在理解偏差。

（2）反饋與鼓勵

作業(yè)批改后，教師應(yīng)及時將反饋意見傳達(dá)給學(xué)生，鼓勵學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力。對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，教師應(yīng)給予表揚(yáng)和肯定，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）作業(yè)分析與改進(jìn)

教師應(yīng)定期對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行分析，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)難點和易錯點，為教學(xué)改進(jìn)提供依據(jù)。針對學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)計針對性的輔導(dǎo)和練習(xí)，幫助學(xué)生克服困難。

3.評價工具與方法

（1）評價工具

課堂評價和作業(yè)評價可以使