焦耳定律教案范文大全
物體運動軌跡是曲線的運動，稱為“曲線運動”。當物體所受的合外力和它速度方向不在同一直線上，物體就是在做曲線運動。接下來是小編為大家整理的焦耳定律教案范文大全，希望大家喜歡。
焦耳定律教案范文大全一
教學設計與說明
教材分析
《焦耳定律》是《普通高中物理課程標準》選修模塊3—1中第二章“恒定電流”中的內(nèi)容，其基本內(nèi)容是“電功和電功率”“焦耳定律”。本節(jié)從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功和電熱，區(qū)分純電阻電路與非純電阻電路。教科書沒有通過實驗歸納引入焦耳定律，而是從能量守恒定律分析得出的。
本節(jié)課的教學內(nèi)容選自人民教育出版普通高中課程標準實驗教材教科書2007年版《物理》選修3—1第2章第5節(jié)。教材內(nèi)容由“電功和電功率”“焦耳定律”兩部分組成。在“電功和電功率”部分，教科書根據(jù)功和能的關系，從電能的轉(zhuǎn)化引入電功的概念，然后根據(jù)靜電力做功的知識和電流與電荷量的關系得到了電功的計算公式，教學中可以引導學生對用電器中的能量轉(zhuǎn)化進行討論，這樣有利于學生理解電功的物理意義：1.從靜電力做功的角度去思考問題。電流通過用電器的過程中，消耗了電能，同時產(chǎn)生了其它形式的能，這個能量轉(zhuǎn)化的過程就是電流做功的過程。實質(zhì)上，就是靜電力做功，電勢能減小，增加了其他形式的能的過程。在轉(zhuǎn)化過程中能量守恒。2.功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關鍵。3.推導電功的公式時，在時間t內(nèi)，相當于把電荷q由電路的一端移到另一端，移動電荷所做的功可由第一章靜電場的知識求得。4.不同的用電器電流做功的快慢不同，引入電功率概念，還可以類比速度等概念進行學習，幫助學生理解，要讓學生知道額定電功率的含義，并讓學生知道額定電功率的含義，并讓學生對常見用電器的額定功率有一個大致的了解。這部分內(nèi)容的教材安排完全符合學生的認知和理解，因為學生在這之間已學習了靜電場和能量守恒定律，在學生看來這樣的一部分內(nèi)容只是已有知識的一個演變過程，這樣有利于學生在短時間內(nèi)理解，對學生接下來的學習完全掃清了障礙。“焦耳定律”中，電路中電流做功，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，其中很常見的就是內(nèi)能。教師可以用電動機電風扇等常見的家用電器作為例子，引導學生進行討論，電動機消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能兩部分。讓學生清楚，對于非純電阻電路，電功和電熱不相等。這時可以從能量守恒角度來考慮問題。這部分學生既可以學習新知識亦在生活中學習物理，也是物理聯(lián)系生活的一個重要環(huán)節(jié)。
2.學情分析
教學主體是普通高二年紀的學生，已經(jīng)掌握了功能關系的知識以及簡單的靜電學的知識，學生具有一定的分析推理能力，對于簡單的公式的推導基本已經(jīng)可以接受，但是本節(jié)側(cè)重從能量守恒定律分析問題，較為繁瑣，這對學生學習造成了困難，因此本節(jié)老師要引導學生對以上問題進行歸納總結。一方面總結電功和電熱的關系;另一方面，要讓學生體會能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點來分析問題的思想方法。經(jīng)過本節(jié)的學習，對于將來學生遇到更復雜的能量守恒問題能輕松自然地解決。
二、教案
課題 焦耳定律 授課時間 學生 普通高中二年級學生
教學目標 知識與技能 理解電功電功率公式的物理意義，了解實際功率和額定功率
了解電功和電熱的關系、了解電功和電熱等價幾個公式的適用條件
知道非純電阻電路中電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化關系，此時電功大于電熱
能運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題 過程與方法
通過有關實例讓學生理解電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程
情感態(tài)度與價值觀
通過本節(jié)課的學習讓學生體會能量守恒定律的普遍性
教學重點
區(qū)別并掌握電功和電熱的計算
教學難點
學生對電路的能量守恒中的能量轉(zhuǎn)化關系缺乏感性認識，接受起來比較難
教學方法策
講授法、概念轉(zhuǎn)變策略
教學過程 教學流程 主體內(nèi)容 學生活動 教師活動 新課導入(復習導入)
新課教學
回顧知識：(1)把電荷在電場中某一點移到另一點靜電力會對電荷做功：
EMBED Unknown ________________定義式
如果是勻強電場：那么有
EMBED Unknown
_____補充：如果電場力做正功電勢能將要減少，如果電場力做負功電勢能將增加，這中間有能量的轉(zhuǎn)化。
(2)我們還學過電流，其定義式：
EMBED Unknown
一、電功和電功率
圖2.5-1表示很小一段電路。電荷做定向移動，電荷在做從左向右的定向移動，它們從這段電路的左端移到右端所用的時間為t。那么我們將知道，在這段時間內(nèi)通過這段電路的電荷總量為：
EMBED Unknown
在這段電路中靜電力做功：
EMBED Unknown
如果代換q，則有：
EMBED Unknown ________電功的表達式
表示，電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、
電路中的電流I、通電時間t三者的乘積。
單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。
EMBED Unknown EMBED Unknown
小結：(1)定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。
(2)實質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)，電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
(3)表達式：
(4)物理意義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩
端的電壓U、電路中的電流I、通電時間t三者的乘積。
(5)單位：電流單位用安培(A)，電壓單位用伏(V)，時間單位用秒(s)，則電功的單位是焦耳(J)。
(6)電功率的表達式：
電功率的物理意義：電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積。
(7)單位：功的單位用焦耳(J)，時間的單位秒(s)，功率的單位為瓦特(W)
EMBED Unknown EMBED Unknown EMBED Unknown
(8)額定功率：用電器正常工作是所需的電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。
一般來說，用電器電壓不能超過額定電壓，但電壓低于額定電壓時，用電器的輸出功率不是額定功率，而是實際功率。
(9)實際功率：
二、焦耳定律
電流通過電爐、白熾燈等元件時，電能全部轉(zhuǎn)化為導體的內(nèi)能。電流在這段電路中做的功W等于這段電路發(fā)出的熱量Q，即：
焦耳定律教案范文大全二
教學目標
(一)知識與技能
1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。
2、理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。
3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
(二)過程與方法
通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學生的分析、推理能力。
(三)情感、態(tài)度與價值觀
通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進一步滲透辯證唯物主義觀點的教育。
教學重點：電功、電功率的概念、公式;焦耳定律、電熱功率的概念、公式。
教學難點：電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
教學方法：等效法、類比法、比較法、實驗法
教學用具：燈泡(36 V，18 W)、電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、電鍵、導線若干、投影儀、投影片、玩具小電機
教學過程：
(一)引入新課
教師：用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉(zhuǎn)化情況。
學生：(1)電燈把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能;
(2)電爐把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能;
(3)電動機把電能轉(zhuǎn)化成機械能;
(4)電解槽把電能轉(zhuǎn)化成化學能。
教師：用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程，就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢?本節(jié)課我們學習關于電功和電功率的知識。
(二)進行新課
1、電功和電功率
教師：請同學們思考下列問題
(1)電場力的功的定義式是什么?
(2)電流的定義式是什么?
學生：(1)電場力的功的定義式 W=qU
(2)電流的定義式I=
教師：投影教材圖2.5-1(如圖所示)
如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?
學生：在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。
教師：這相當于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功?
學生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt
教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。
電功：
(1)定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.
(2)定義式：W=UIT
教師：電功的定義式用語言如何表 述?
學生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時間t三者的乘積。
教師：請同學們說出電功的單位有哪些?
學生：(1)在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.
(2)電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kW·h.
教師：1 kW·h的物理意義是什么?1 kW·h等于多少焦?
學生：1 kW·h表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。
1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
說明：使用電功的定義式計算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的 單位就 是J。
教師：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時間里，電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。
(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。
(2)定義式：P= =IU
(3)單位：瓦(W)、千瓦(kW)
[說明]電流做功的“快慢”與電流做功的 “多少”不同。電流做功快，但做功不一定多;電流做功慢，但做功不一定少。
教師：在力學中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢?
學生 分組討論。
師生共同總結：
(1)利用P= 計算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。
(2)利用P=IU計算時，若U是某一時刻的電壓，I是這一時刻的電流，則P=IU就是該時刻的瞬時功率。
教師：為什么課本沒提這一點呢?
學生討論，教師啟發(fā)、引導：
這一章我們研究的是恒定電流，用電器的構造一定，通過的電流為恒定電流，則用電器兩端的電壓必是定值，所以U和I的乘積P不隨時間變化，也就是說瞬時功率與平均功率總是相等的，故沒有必要分什么平均功率和瞬時功率了。
[說明]利用電功率的公式P=IU計算時，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。
2、焦耳定律
教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學元件有關。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導體發(fā)熱。
設在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。
學生：求解產(chǎn)生的熱量Q。
解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR
在時間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt
由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。
產(chǎn)生的熱量為
Q=I2Rt
教師指出：這個關系最初是物理學家焦耳用實驗得到的，叫焦耳定律，同學們在初中已經(jīng)學過了。
學生活動：總結熱 功率的定義、定義式及單位。
熱功率：
(1)定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。
(2)定義式：P熱= =I2R
(3)單位：瓦(W)
[演示實驗]研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
(投影)實驗電路圖和實驗內(nèi)容：
取一個玩具小電機，其內(nèi)阻R=1.0 Ω，把它接在如圖所示的電路中。
焦耳定律教案范文大全三
教學分析
學生在初中已經(jīng)接觸過焦耳定律的內(nèi)容，為本節(jié)課的學習打下了一定的基礎，但高中階段將從電場力做功及能量轉(zhuǎn)化和守恒等角度來研究焦耳定律，這對學生的學習提出了更高的要求。本節(jié)課所涉及的能量觀點，是研究電學問題和其他物理問題的重要方法。另外，這一節(jié)的內(nèi)容在實際中有廣泛而重要的運用，不但是學習后續(xù)知識的基礎，而且是學習電工的基礎。所以，本節(jié)課不但是物理知識的傳授課，更是物理方法和思想的滲透課。在教學中應該充分聯(lián)系實際，以便鞏固和加深對基本知識的理解，掌握實際問題中的原理。
教學目標
1.理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。
2.理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。
3.知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
4.通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培養(yǎng)分析、推理能力。
5.通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進一步培養(yǎng)辯證唯物主義的觀點。
教學重點難點
電功和電熱的計算是本節(jié)課的教學重點，圍繞這個教學重點，具體實施教學時，會出現(xiàn)這樣幾個教學難點：電流做功的表達式的推導，純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別。
教學方法與手段
1.采用問題解決式，引導學生聯(lián)系前面電場力的知識，推導電流做功的表達式。
2.密切聯(lián)系實際，通過實例分析讓學生明確各種電能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化情況。
3.進行演示實驗，讓學生明確純電阻電路與非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化時的區(qū)別。
eq o(sup7()，sdo5(課前準備))
教學媒體
投影儀、多媒體課件、滑動變阻器、小電風扇、電壓表、電流表、電源、電鍵、導線。
知識準備
電場力對運動電荷做功的求法、歐姆定律。
eq o(sup7()，sdo5(教學過程))
導入新課
[事件1]
教學任務：創(chuàng)設情境，導入新課。
師生活動：
問題導入：
問題1：用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，說明其能量的轉(zhuǎn)化情況。
參考示例：電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能;電爐把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能;電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學能。用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，就是電流做功的過程。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，在轉(zhuǎn)化過程中，遵循能量守恒，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加。
問題2：電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢?
本節(jié)課我們學習關于電功和電功率的知識。
推進新課
[事件2]
教學任務：推導電流做功的表達式
師生活動：
思考并討論：(多媒體打出畫面)一段導體長為L，橫截面積為S，電阻為R，在導體兩端加上電壓U，通過導體的電流為I。
圖2.5-1 推導電流做功的表達式
(1)結合此模型說出電流做功實質(zhì)上是怎樣的?
參考答案：電流做功的實質(zhì)是電路中電場力對定向移動的電荷做功。
(2)利用學過的知識，推導一下經(jīng)過時間t，電流做的功。
可能出現(xiàn)的結果：學生無從下手?？赏ㄟ^問題引導學生思考并推導出公式來。
請同學們思考下列問題：
(1)電場力做功的定義式是什么?
(2)電流的定義式是什么?
參考答案：(1)在第一章里我們學過電場力對電荷的功，若電荷q在電場力作用下從A搬至B，AB兩點間電勢差為UAB，則電場力做功W=qUAB。
(2)電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。這相當于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。
對于一段導體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功W=qU，在導體中形成電流，且q=It(在時間間隔t內(nèi)搬運的電荷量為q，則通過導體截面電荷量為q，I=q/t)，所以W=qU=IUt。這就是電路中電場力做功即電功的表達式。
結論：電功
(1)定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。
(2)表達式：W=IUt。
?、傥锢硪饬x：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓U、電路中電流I和通電時間t成正比。
?、谶m用條件：I、U不隨時間變化——恒定電流。
?、蹎挝唬航苟?J) 1 J=1 V·A·s。
【注意】功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少而轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關鍵。
[事件3]
教學任務：推導電功率的表達式。
師生活動：
問題引導：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。(例如，在相同時間里，電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。)電流做功不僅有多少，而且還有快慢，如何描述電流做功的快慢呢?
參考答案：可以用單位時間內(nèi)電流所做的功，即電功率表示做功的快慢。
結論：電功率。
(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功。
(2)表達式：P= eq f(W，t) =IU(對任何電路都適用)。
(3)單位：瓦特(W)，1 W=1 J/s。
【說明】電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多;電流做功慢，但做功不一定少。
(4)額定功率和實際功率
額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。
實際功率：用電器在實際電壓下的功率。實際功率P實=IU，U、I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。
【說明】最后應強調(diào)：推導過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達式對任何電壓、電流不隨時間變化的電路都適用。再者，這里W=IUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。
[事件4]
教學任務：焦耳定律
師生活動：
思考并討論：電流在通過導體時，導體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應，那么，電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關呢?
結論：英國物理學家焦耳，經(jīng)過長期實驗研究后提出焦耳定律。
(1)焦耳定律：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導體電阻和通電時間成正比。
表達式：Q=I2Rt。
(2)熱功率：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量，即P=Q/t=I2R。
思考并討論：電路中電流對導體做的功是否等于導體內(nèi)產(chǎn)生的熱量呢?
可能出現(xiàn)的結果：學生一般認為，W=IUt，又由歐姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，電流做這么多功，所以，放出熱量Q=W=I2Rt。
這里有一個錯誤：Q=W，可通過問題引導學生思考并找出來：
●何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量?有無可能同時轉(zhuǎn)化為其他形式能?
●什么電路中Q=W?什么電路中W≠Q(mào)?(W>Q)?為什么?舉實例
●歐姆定律I= eq f(U，R) 及變形公式適用條件是什么?為什么?
參考答案：
(1)電流有可能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。如：電吹風、電解槽、電池。
(2)對純電阻電路(只含白熾燈、電爐等電熱器的電路)中電流做功完全用于產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故電功W=Q，這時W=Q=UIt=I2Rt;關于非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能、化學能等，這時W>Q，即W=Q+E其他或P=P熱+P其他、UI=I2R+P其他。
(3)歐姆定律I= eq f(U，R) 及變形公式適用條件是純電阻電路。
【實驗】如何用玩具小風扇驗證電功率和熱功率不相等?
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