焦耳定律的内容是电流流过导体产生的热量的计算方法(Q=I2Rt)。这个公式是从电功表达式和欧姆定律两个公式推导而来,从公式到公式,很容易让学生把物理当成数学来学习,脱离实际,不能够在大脑中建立实际的物理图景,这样也就难以接受物理知识、形成物理思维。笔者在教授《焦耳定律》的时候,通过生活导入、问题讨论、实验质疑、理论分析、思考巩固五步来展开教学,努力使知识生活化,课堂生动化,取得了理想的效果。
第一步,展现生活,问题引入。
首先就利用多媒体课件展现一辆电动车,并且做如下说明:
电动车以价格低廉、经济实用颇受人们青睐,现在已经开始进入平常百姓家庭。可能我们不少同学家都有电动车。俗话说:便宜无好货。电动车的劣势也非常明显。那就是动力不强,爬坡能力有限,当遇到坡度大一点的路面的时候都要停下来推。
接着,在同一屏幕投影长城,说明如下:
长城以雄伟、壮观、陡峭而闻名于世,毛主席就曾经写诗歌颂:不到长城非好汉。我们大家现在所看见的就是其中最为著名的一段长城:八达岭长城。
跨越空间想象:
试想,当我骑电动车去上八达岭长城的时候,那会是一番怎样的情形呢?
(学生大笑,彼此相互讨论)
老师总结出学生的部分语言
用书面语言来表示,那就是没辙了;用时髦的语言来表示。那就是歇菜了;用生活的语言来表示,那就是烧掉了。
接着发问:这是为什么呢?
完成新课导入,形成以下投影,
第二步:布置任务,学生讨论。
投影一段导线,指出导线两段电压为U,通过导线的电流为I,经历时间t以后的电场力所做的功,安排学生思考、解答。得出电功的表达式。指出单位与功的单位相同:J。
带领学生一道粗略计算家庭每月的耗电量,目的是要说明家庭用电以焦耳作为单位太小,需要用大一点的单位,从而引出KWh(度)的单位。
与学生一道思考家里用电量主要是消耗在哪些用电器上,这些用电器耗电大?从而引出电功率的概念。引导学生推导出电功率的表达式。形成如下投影:
第三步:演示实验,置疑所学。
[过渡]指出根据上面电功率的表达式,知道某个用电器两端的电压和通过的电流,就应该知道了这个用电器的电功率。出示一个小电机,下面我们来设计一个电路计算小电机的电功率。
请同学们设计一个简单的电路。
然后根据电路完成实验。刚开始控制电压让电机不动,让学生记下电流表和电压表示数,计算出电功率;然后手动转动转子,使电机正常运转,学生记下示数,计算出电功率。发现两次得出的电功率不一样,质疑原因。这是为什么呢?形成如下投影:
第四步:师生互动,分析总结。
引导学生思考,从能量转化的角度思考:卡住与正常运转的区别。
[教师总结]
卡住是电能全部转化为内能,用来发热;
正常运转电能不仅转化为内能,更多转化为其他形式能量。
把卡住的这种电能全部转化为内能,用来发热的电路称为纯电阻电路。从字面上来理解就是只有电阻的电路。例如现实生活中的热得快、电饭堡等;
把正常运转电能不仅转化为内能,更多转化为其他形式能量的电路成为非纯电阻电路。从字面上来理解就是不是只有电阻的电路。其实现实生活中绝大多数用电器都是非纯电阻电路。例如电风扇,假如在炎热的夏天,我们正需要一丝凉爽的的风的时候,而我们打开电风扇,电风扇却仅仅发热那将是怎样一番情景啊!(学生大笑)现实中我们为了保护电器设备,往往要想办法消除或者减少电器设备在使用时产生的热量,例如电脑室一般都有空调,电脑内部也安有风扇。但是有时候我们也需要这种热量。例如我们有的同学喜欢看电视,而家长又不让,怎么办呢?与家长玩起了捉迷藏的游戏,家长外出了就打开电视,瞅准家长要回来了就关掉电视。但是有的家长比较聪明。(学生笑)回家一摸电视有没有发热就知道了。
趁着热烈气氛,师生共同分析。总结得出焦耳定律,电热、热功率。形成如下投影:
第五步:巩固讨论,加深印象。
回归课前所提问题,投影如下问题,让学生讨论回答,以巩固所学知识。
最后师生共同总结如下: