《焦耳定律》教学设计。
一、教学目标：
1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。
2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑**科学规律中体会科学研究的方法，学会科学**、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能力。
3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学**与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。
二、教学重点与难点。
如何引导学生进行科学**；如何使学生在科学**中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。
三、教法与学法。
将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学**，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题。开学时就将学生4人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，随着学习的深入，可适当调整小组成员，每个组至少有一个好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习。
四、教具与学具。
学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）。每小组一套。
教师用：与学生的基本相同，温度计改用数字的，另加各种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多**课件及教学平台。
五、**实验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。
六、教学活动实录（部分）：
一）导入新课。
师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？
生：煮饭、照明、吹风。
师：这些电器虽然功能不同，有没有共同点？
学生小组讨论，请三位同学上来各拿一个电器，同时通电实验1分钟，并请他们触摸电器和电扇的电动机部分）
凡教师提出问题，教师留有一定的时间，让学生同桌或四人小组讨论）
生：它们工作时都会发热。
师：对！电流通过任何电器或导体，电器和导体都会发热，这种现象叫电流热效应。（教师板书：电流热效应）
师：这种现象中能量是怎样转化的？
生：电能转化为内能。（教师板书：电能转化为内能）
师：它们产生的热量有什么不同？
生：（学生讨论后）它们产生的热量有多有少。
在学生心里自然产生了“产生热量有多少？”这个问题。）
点评】根据学生的日常生活创设问题情景，提出问题，建立问题期待，能有效地激发学生学习的动机。
二）科学**焦耳定律：
师：既然电流通过用电器产生的热量不同，同学们会想到什么问题？
学生议论纷纷，举手发言，教师引导 ）
生：……电流通过导体产生的热量与什么因素有关？（学生自己提出问题）
师：你们觉得与什么因素有关？（引导学生去猜想）
学生议论纷纷，举手发言，教师引导 ）
生：……可能与电压、电流、电阻、时间或其它等等因素有关。（学生猜想）
师：同学们讨论很热烈！猜想对不对呢？（引导学生进入实验研究）
生：我们用实验来验证！（通过平时的教学，学生都明白：实践是检验真理的唯一标准，任何问题都要由实验事实来评判）
点评】各种研究问题和教学活动都是由学生自己提出来的，而不是教师强加的，充分体现学生的主体作用，学生充满兴趣和动力去解决自己发现的问题。
师：好！下面就请你们以小组为单位设计实验方案（学生设计实验）
学生小组讨论，讨论时间可以长一点）
点评】教师开始不要给任何提示，以免禁锢了学生的思维，让学生放开思维去思考，培养学生开放型思维能力。
师：哪个小组汇报一下你们设计的实验方案？
学生七嘴八舌，但真能设计完整方案的不多，此时需要教师的引导）
师：你们说说做这个实验首先要解决一些什么问题？（教师引导学生如何进行实验设计）
生：热量的多少如何用实验展示出来？
生：如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。
生：用什么样的电路去实验。
生：……师：大家想想在前面的学习中有没有可以体现热量多少的办法？
生：（学生讨论并发言）有热胀冷缩比较热量法，测温度比较热量法等等。
师：请××同学谈谈你们的方法。
生：我们利用热胀冷缩的办法：找两个相同的烧瓶……
师：很好！因为要进行比较，一定要条件相同，所以要用相同的烧瓶……其他小组还有什么方法？
点评】渗透科学的比较方法：条件相同。
生：可以将上述烧瓶中的空气膨胀换成液体（水或煤油）……
师：也很好！测温度比较热量法呢？
生：可以直接用温度计去测量升高的温度，质量相等的煤油温度升高越多，吸热越多……
师：××同学说得很好！只是上述前几种方法是定性讨论方法，只能说明多少关系，最后这种方法是从定量的角度去考虑的，我们今天就采用他说的这种实验方法，好吗？
点评】渗透教学民主的观念。
师：现在再来看看如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间的关系。大家想想：
在前面的学习中，经常学到某个物理量由几个物理量决定，当讨论它与其中一个量的关系时，要使另外的量相同或不变。这是什么方法？
生：这是控制变量法。
点评】再次渗透科学的比较方法和控制变量法：条件相同。
师：因此我们可以将上述问题分解成三个问题来研究？分解成哪三个问题？
生：热量与电流，热量与电阻，热量与时间三个关系问题。
师：如何用实验研究热量与电阻的关系？
生：将两个不同的电阻通以相同的电流（可以串联），比较两个电阻在相同的时间里产生的热量。
师：如何用实验研究热量与电流的关系？
生；将两个相同的电阻通以不同的电流（可以并联），比较两个电阻在相同的时间里产生的热量。
师：如何用实验研究热量与时间的关系？
生：选择任意一个电阻，不断通电，观察温度是否随通电时间不断升高。
师：综合大家的意见，我们要做三次实验，花的时间太长。为了节省实验时间，能否将上述三次实验合并为一次实验？看哪个小组最先设计好实验电路。
学生小组讨论，画出初步的实验电路图，不一定每个小组都对，教师用投影仪展示某组设计的实验电路图，并请该组代表讲述设计思路）
生：……用多**教学平台展示**过程中的问题流程图，如右图所示。教师结合该图，小结一下同学们设计实验的过程，并统一认识和完善实验电路）
点评】通过上述引导和展示图例，教会学生学会分解问题和合并问题，学会逐步解决问题的方法，提高解决问题的能力。另外也提倡了开放性思维、多种解决方案。
师：请同学们按照上述我们设计的实验方案开始实验。
说明：学生以小组为单位进行实验操作并记录有关实验数据，教师随时指导实验。（进行实验）
实验记录：煤油的初温：t0=__
煤油的末温：t1=__t2=__t3=__三个末温应为同时的温度）。
教师巡视各个小组，有选择地将某个小组的实验数据用投影仪展示出来，并请该组同学将数据转换成下表内容）
师：其它小组实验数据虽然与这不同，但都与这个数据差不多，可以看出其中的规律。哪个同学说一下，你从这数据中看出了什么？（数据分析，归纳总结）
生：……学生可能说不准确，但大体的意思肯定能说得出来）。
师：××同学发现了一个规律，我们不妨把这个规律称为××定律。大家鼓掌祝贺他。
其实这个定律早在很多年前，物理学家焦耳就是按照刚才大家的研究方法，实验研究了很多年才得出的，因此这个定律也叫焦耳定律。
教师用教学平台投影焦耳定律的内容、公式、单位等）
说明：在现实中学实验条件下，该实验能够得出较准确的数量关系。
点评】开展成功与激励教育，另外强调了我们的研究方法与物理学家进行科学研究的方法一样，潜意识地使学生认同科学**的方法。
师：有的同学会问：我们一节课就能把这个规律研究出来，而焦耳要用好多年才能研究出来，是不是他有点问题？
这里面有几个方面的问题：第一：那时的实验条件不够好；第二：
缺少必要的指导老师，因为在他之前没有任何人研究和知道这个问题；第三：缺少与其他科学家的合作与交流，基本上是一个人关门在家研究，要走很多弯路。而我们有老师指导和小组交流合作，集体的智慧是无穷的；第四：
很重要的一点就是实验要精确，实验数据没有什么误差，误差大了就得重新做，不然就不叫规律了。焦耳就是在实验条件简陋的情况下，重复实验了几千次，直至实验很精确了才得出了焦耳定律。
师：请问你们哪个小组的实验没有什么误差？
生：有较大误差。
点评】通过对焦耳的故事介绍，对学生进行科学精神和实事求是精神的教育，并培养学生的科学献身精神，激励学生勤奋学习。同时也告诉了学生在科学研究中合作与交流的重要，还为下面的评估作了铺垫。
师：能不能找一找误差的原因和改进的办法？（对实验**的评估）
生：（学生讨论后发言）有热量的散失，试管外面包隔热材料。
生：有可能这电阻丝的电阻不准确，可换用阻值准确的电阻丝。
生：温度计读数不同时，尽量同时读数。
生：三支试管中的煤油质量有误差，最好用天平准确测量。
生：温度计本身不标准，应事先选择标准的三个温度计。
生：……师：同学们分析得很好！
从这里也可以告诉我们以后进行科学实验研究时，不仅要做好误差分析，更应该在设计实验和实验操作中时刻考虑到怎样才能减小实验误差，这样才能更好地得出规律出来。
点评】评估过程也是对学生进行思维训练的过程，同时也使学生认识到评估的重要性。
三）自学训练。
学生自己阅读课本上的例题，借此训练学生的自学能力。
点评】该例题不难，课本上解题过程很清楚，学生自己看得懂。学生自己能学的东西要放手让学生自己去获取，没有必要加进教师这一中间环节，逐渐培养学生的自己学习的能力。
四）交流与思考。
用投影仪将下面问题投影出来，请同学们互相交流看法。
1、焦耳定律中有这样一句话：“电流通过导体产生的热量……跟导体的电阻成正比……”小李想：如果要电炉在一定时间里多放出热量，应当增大电阻丝的电阻。他的想法对吗？为什么？
2、电风扇通电会发热，这些热量是人们希望得到的吗？电风扇的能量转化形式怎样？能否想点办法减少电风扇的能量散失？
点评】第一题是检查学生对焦耳定律和科学比较方法的理解，第二题是回应开头，并且让学生思考电热与电功的区别。
五）小结及布置作业。
用投影仪将教学流程图投射出来，结合该图重点小结一下上述科学**的步骤和方法。
点评】每节课都这样，同学们就逐渐掌握了科学**的步骤和方法，潜移默化地学会了科学**。
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