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叩开学习物理的门与道 15.4 探究焦耳定律
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本节首先从各种电热器发热现象说起,引出电流的热效应概念,接着提出通电导体产生的热量跟哪些因素有关的问题,引导学生猜想并展开“探究通电导体产生的热量跟哪些因素有关”的活动,让同学们知道通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电时间的定性关系;然后介绍科学家焦耳通过大量实验,精确地确定通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电时间的定量关系,让学生知道焦耳定律及其表达式;最后介绍电流的热效应的应用与控制,让同学知道虽然电流的热效应应用很广泛,但也有不利的一面。
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本节学习要点
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●认识电流的热效应是自然中的一种普遍现象,所有导体通电都会发热。
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●知道通电导体产生的热量跟哪些因素有关,进而认识焦耳定律。
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●会用一分为二的观点分析电流的热效应。
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本节学习支架
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1.本节课本的探究活动中值得注意的地方有哪些?
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(1)在探究导体产生的热量跟电阻的关系时,图15-7是实验装置,两个锥形瓶内分别装有等质量的煤油和不同的电阻丝。同学们要认真交流并讨论在图15-8的实验电路中,是通过怎样的电路连接方式,控制什么物理量,收集哪些数据,才能借助收集到的数据分析,进而得出合理的结论。
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图157实验装置
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图158实验电路图
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图159实验电路图
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(2)在探究导体产生的热量跟电流的关系时,同样,同学们也要认真交流并讨论在图15-9的实验中,控制了什么物理量,电路中滑动变阻器的作用是什么,收集哪些数据,才能通过收集到的数据分析,进而得出合理的结论。
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上述两点之所以值得注意,不仅是因为要让同学们进一步弄清实验电路的设计原理,更重要的是为了培养与训练同学们在学习中交流讨论的习惯。
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请同学们回忆前面介绍的科学家们在“热质说”与“分子运动说”中的交流讨论甚至是争论的资料,就会明白交流讨论甚至是争论的意义所在,进而认识交流讨论习惯养成的价值。
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2.怎样用“自然中的事物总是具有两面性”这一辩证的观点,来认识电流的热效应?
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在前面,我们通过对摩擦现象、静电现象以及热机与社会之间关系的分析,知道“自然中的事物总是具有两面性”的特征。
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电流的热效应也不例外,它对我们人类既有有利的一面,也有有害的一面。
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例如,利用电流的热效应研制出的电熨斗、电吹风、电热壶和电饭煲等家用电器,正在为人类所用。
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又例如,电视机、电脑、电冰箱、电动机和发电机等电器设备,它们在工作过程中不希望发热,因为在发热的情况下不利于它们工作,如果它们在长时间过热状态下工作,就会导致这些电器的损坏,甚至燃烧。
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