“电与热”教学研究与案例评析

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1、“电与热电与热”教学研究与案例评析教学研究与案例评析第一部分第一部分 “电与热电与热”的深层次理解的深层次理解一、一、“电与热电与热”在电学知识中的地位在电学知识中的地位 焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现。 “电与热”是安排在电能和电功率之后的一个学习内容， 是电学中重要的概念之一， 既是电功、电功率的延伸，同时也为学生升入高中打好了坚实的基础。 教材中通过实验说明电热与电阻、电流、通电时间都有关系，并指出 1840 年英国科学家焦耳在大量实验的基础上，得出了焦耳定律。教材启发学生从实验和理论两方面来学习、研究电热问题，从而使学生加深对焦耳定律的认识。然后又通

2、过实例加以说明在生活中电热的利用和防止，这样安排，既符合学生的认知规律，又充分体现了 “ 从生活走向物理，从物理走向社会 ”“ 学以致用 ” 的新的教育理念。 二、二、“电与热电与热”与现实生活的联系与现实生活的联系 1. 电热的利用：各种电热器 2. 高压输电：在电阻一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多，此处电流产生的热量主要和电流的平方成正比。 高压输电中，要减小导线的电阻，必须增大导体的横截面积，在导体的电阻再减小情况下，可以把某段输电线的电阻看成一个值，此时要减小电流通过输电线产生的热量，只有减小电流，而要保证输出的功率不变，只有提高输电电压，这就是高压输电的依据。这儿的隐藏

3、条件是把输电线的电阻看成电路中的一部分，当电阻一定时，电流越大，输电线两端产生的电压降 U=IR 也越大，即输电线产生的热量 Q=W=UIt=I2Rt 。 3. 各种电器的散热装置 三、相关知识与拓展三、相关知识与拓展 1. 电流的三大效应：电流的热效应、电流的化学效应、电流的磁效应电流的三大效应：电流的热效应、电流的化学效应、电流的磁效应 电流的效应是多方面的，电流三大效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。具体电流的效应是多方面的，电流三大效应是指电流的热效应、化学效应和磁效应。具体体现是：体现是： 1 ）电流的热效应：当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫做电流的热

4、效应。 2 ）电流的化学效应 在电解质的水溶液中通入电流，两电极上会产生一些化学变化。这种利用电流使物质产生化学变化的现象，我们称为电流的化学效应。亦即将电能转换成化学能的效应。例如电解、电镀等都是电流化学效应的应用。 3 ）电流的磁效应。 电流的磁效应（动电会产生磁）是奥斯特的，任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。 电流的磁效应在生活中应用广泛。几乎除了电灯，电暖器等电热电器之外都是利用电电流的磁效应在生活中应用广泛。几乎除了电灯，电暖器等电热电器之外都是利用电流的磁效应。电视机中有显像管需要电磁铁作为电子的聚焦，电磁炉将电能转化为高频磁流的磁效应。电视机中有

5、显像管需要电磁铁作为电子的聚焦，电磁炉将电能转化为高频磁场。电话使用磁场中的通电导线达到驱动发音膜发生，手机将电能转化为电磁信号进行发场。电话使用磁场中的通电导线达到驱动发音膜发生，手机将电能转化为电磁信号进行发射和接收。节能灯的电子镇流器将灯管内的低压气体点燃等等射和接收。节能灯的电子镇流器将灯管内的低压气体点燃等等 2. 电功、电能、电热：电功是电路中电流通过导体时所做的功，它是电能转为其它形式能的量度。电流做功的过程，实质上就是把电能转化成其它形式能的过程。电热是电流通过导体时产生的热量，它只是电能转化为内能的量度。 电功和电热的计算公式不同，电功计算公式 W=UIt 适用于一切电路中电

6、流做的功，但电热计算公式 Q=1 2 Rt 适用于一切电路中电流通过导体产生的热。 在纯电阻电路中，电流做的功全部转化为内能，故电功和电热相等。即 W=Q 。 在非纯电阻电路中，电流做的功只有一部分转化为电热，另一部分转化为其它形式的能，故电功大于电热。即： W=Q+E3. 能的转化与守恒定律： 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律4. 家用电热器的加热方式 随着社会的发展和人民生活水平的逐步提高，越来越多的电器进入到了我们寻常百姓之家。其中有好多都是将电能最终转化为内能的，

7、如电熨斗、电烙铁、各种各样的电暖器、厨房里用的电炉子、电磁炉、电饭煲、微波炉、浴室里用的热水器等等，他们都是将电能转化为热，但并不都是利用了电流的热效应。 电热类家用电器按电热元件的电热转换方式可分为电阻式、红外式、感应式、微波式四大类。 1 ）电阻式 电阻式电热器具是直接利用了电流的热效应。这种电器的核心部分是发热体，是由电阻率大、熔点高的材料制成的。电流通过发热体后产生热，这些热再以热传递方式（传导、对流、辐射）传送到被加热物体。这种加热方式是目前使用最为广泛的一种形式。如电熨斗、电烙铁、电炉子、电饭煲（电饭锅）、电热水器、 PTC 暖风机、石英管电暖器等。充油式电暖器（又称电热油灯，机体

8、内充有高温炼制的导热油，发热量比较大），也是利用了电流的热效应。 2 ）红外式 红外式电热器是利用了红外线的热作用。其加热原理就是在电热元件电阻发热丝通电后，使电能转化为热能来加热某种红外线辐射物质，使其辐射出红外线来加热物体。红外式电热器具的原理是辐射加热方式，具有大幅度节约能源、升温迅速、穿透力强、设备简单、没有污染，是一种很有发展前途的电热器具。 浴霸的工作原理是通过红外灯泡的热辐射，来升高光照区域内的温度。电烤箱也称电烤炉，都是以远红外辐射来加热食品。电烤箱可以在家庭中烤制肉类及面食等。 3 ）感应式 感应发热式的电器本身不具有发热元件，而是具有一定感应圈，感应圈通电后，在被加热器具上

9、产生感应电流，引起被加热容器发热，如电磁炉。电磁炉的加热原理决定了其使用的锅必须是导磁材料才能实现加热的目的。 4 ）微波式 微波是一种电磁波。微波在传播过程中碰到铜、铁、不锈钢等金属材料时就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它。微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，犹如光线通过玻璃一样，几乎不消耗能量。由于水分子等自身的特性，对含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。 第二部分第二部分 “电与热电与热”的教学策略的教学策略一、重、难点分析一、重、难点分析 新课程的一个最突出的特点就是它的课程目标为知识与技能、过程和方法、情感、态度和价值观。教学的真正目的是让学生探索规律，获

10、得研究、思维的方法，然后通过方法的获得以及运用方法探索、创造的过程，使学生形成对科学研究有亲近热爱、和谐相融的情感，具有乐于探索物理现象和日常生活中的物理学原理的科学精神。 通过实验探究电流热效应跟哪些因素有关，既实现教学目标，也能极大地激发学生的学习兴趣，增强学习物理的信心。 由此，本部分教学由此，本部分教学重点为通过实验探究电流热效应跟哪些因素有关，教学难点是对探究方案的设计及实验结论的分析与归纳。 二、教学策略分析二、教学策略分析 在整个教学过程中，我们要通过创设问题情景，培养学生的问题意识。通过探究与发现，培养学生的探究能力，再通过应用与拓展，使学生学以致用， 真正感受到物理学就在身边

11、，这既能极大地激发学生的学习兴趣，增强学习物理的信心。 另外，在 “ 电与热 ” 的教学中，要把思维程序作为贯穿整个教学过程 的主线，教给学生一种研究问题的思维方法，从而培养学生的多种能力，尤其是创造能力，达到教学的真正目的 由此 “ 电与热 ” 教学的指导思想是，在电与热的探究过程中，应通过给学生创设问题的情景，充分调动学生的积极性，使学生去讨论、去猜想、设计实验方案并动手做实验，让学生成为电与热规律的 “ 发现者 ” ，成为 “ 焦耳 ” ，真正成为课堂的主人翁。在整个教学过程中，教师是学生的合作者、引导者和参与者。教学过程是师生交流、共同发展的互动过程 也达到从 知识、方法和能力三个层面

12、实现教学目标： 1 1 ）通过实验探究出电流的热效应与哪些因素有关，也更能帮助学社理解焦耳定律的）通过实验探究出电流的热效应与哪些因素有关，也更能帮助学社理解焦耳定律的内容内容 2 2 ）通过探究与发现使学生经历从物理现象和实验中总结归纳出物理规律的过程，并）通过探究与发现使学生经历从物理现象和实验中总结归纳出物理规律的过程，并在此探究过程中，也进一步培养了学生的探究能力在此探究过程中，也进一步培养了学生的探究能力 3 3 ）通过经历探究过程，培养探究乐趣，通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识。）通过经历探究过程，培养探究乐趣，通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识。三、教学策略实施建议三、

13、教学策略实施建议 针对本节课的具体特点，既可以设计成是由师生共同完成的集体的科学探究，也可以设计成更注重个性的学生分组探究，另外，还可以根据学生的具体情况，在设计教学方案的时候，确定学生在实验探究过程中的侧重点。也就是我们的一次探究不用面面俱到。 不管采用哪种教学形式，在整个教学过程中都应注意处理好以下几个方面的问题： 1. 创设情境，引入新课 科学问题的提出来源有三种：一是根据教师、教材或其它途径给出的问题进行探究，二是学生从做题中得到启发而提出的新问题；三是学生自己提出问题。毫无疑问，学生自己发现并提出问题，最有兴趣、最有动力去深入探究。教师的指导工作，重点应该放在设计让学生发现并提出问题

14、的情景上，而不是设计问题本身，应着力于培养学生发现问题的本身。也就是通过创设问题情景，培养学生的问题意识。这样有助于学生养成良好的思维习惯，勇于质疑、大胆创新。 电与热与我们的生活息息相关，我们可以通过生活中的事例，以故事或图片的形式呈现出来，使学生能将物理课堂延伸到生活之中，感受到物理就在我们身边，从而进一步激发学生的求知欲从生活走向物理，激发学生的求知欲望，引发学生兴趣。事例，可以是电 时时刻刻在为我们服务，提供方便，例如 各种电热器：电炉子、电饭煲、电褥子、电热水器、电暖气等在我们生活中的应用。当然，也可以是电也会给我们带来危害。可以从网上查取近期国际、国内以及本地电器火灾的事例，而图片

15、就要选取比较有代表性的，清晰的图片等。 教学案例 设置情景 1 ： 上周六，小刚同学的妈妈出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。当妈妈回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是，后来发现小刚说了谎。问题：妈妈是通过什么道理做出判断的？ 学生思考与讨论：生活中，许多电器接通电源后，都伴有热现象的产生。 师 生活中，许多电器接通电源后，都伴有热现象的产生。同学们能列举相关例子吗？ 设置情景 2 ：发光的小灯泡可以点燃硝化棉。 当然，学生也会受到启发，取出一些生活实例： 亮了一段时间的灯泡不能摸，因为它太烫了；电风扇给我们送来清凉，可是一摸，它也是热的； 手机，通话过程中也会是热的。 设置

16、情景： 演示 通电的电阻丝能引燃火柴，而与之相连的导线却不怎么热 学生思考与讨论：即使电流相等，电流通过导体产生的电热的多少也不一样？电热的多少跟什么有关？ 演示 通电的电阻丝能引燃火柴，而与之相连的导线却不怎么热 通过小实验以及生活实例和图片设置问题情景，自然而然的起到了逐步引发学生思考，提出电流通过导体产生热量的多少都会与哪些因素有关等问题，从而达到引入新课，提出问题的目的。 2. 对于学生猜想的处理 提出问题后，首先要鼓励学生大胆猜想。学生根据已有知识和经验对影响电流通过导体产生热量的因素会提出以下猜想：导体材料、长度、横截面积、电阻、电压、电流、通电时间。这时，要根据学生的猜想，引导学生进行分析，看哪些因素可以进行合并：（ 1 ）由于导体材料、长度、横截面积是影响电阻大小的因素，可以只考虑电阻，学生很容易理解。 (2) 根据欧姆定律，电流、电压、电阻三者有必然的联系，三者可其二，这时学生的具体情况，采取不同的处理方式： 1 ） 既然我们研究的是电流通过导体产生的电热的关系，所以我