電熱的作用初中物理教案及反思
電熱的作用物理教案:
能舉出利用和防止電熱的實例.
能力目標(biāo)
通過觀察生活中常見的電熱器及其構(gòu)造,培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、分析問題的能力.
情感目標(biāo)
通過分析電熱的利與害,使學(xué)生能夠辯證地看問題,加強辯證唯物主義教育.
教學(xué)建議
1.重點是知道電熱器的主要部件,是用電阻率大、熔點高的合金而制成的發(fā)熱體,知道電熱器是利用電流的熱效應(yīng)原理.
認識任何事物都具有兩面性,辯證地分析問題.
2.重點·難點·疑點及解決辦法
通過分析電熱的利與害,使學(xué)生能夠辯證地看問題.
復(fù)習(xí)
1.焦耳定律及其公式.
2.電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量在什么條件與電流所做功相等.
一、電熱的利用
1 純電阻電路就是指電流通過的電路中的所有的導(dǎo)體,電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.這樣的電路叫做純電阻電路.
2 電熱器就是一個純電阻電路,人們利用它來作加熱的設(shè)備:
例如: 電爐、電烙鐵、電熨斗、電飯鍋、電烤爐都是電熱器.
電熱器重要組成部分是發(fā)熱體,發(fā)熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上做成的,電流通過電阻絲發(fā)出熱量.
電熱器清潔衛(wèi)生,沒有環(huán)境污染;熱效率高;有的還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度等優(yōu)點.
例如:電褥、電烘箱;家禽電熱孵卵器,引發(fā)炸藥的電熱裝置乃至高空飛行服里的電熱保溫裝置,都是電熱器,它們有不同的構(gòu)造和用途,但原理都這樣.
二、防止電熱的危害
在電動機里,電流所做的功主要用來做機械功,但電流通過電動機里的電阻也會要產(chǎn)生熱量(這樣的電路我們叫它非純電阻電路),會使導(dǎo)線溫度升高,溫度超過絕緣材料的耐熱溫度,絕緣材料會迅速老化甚至可能燒壞,這就需要考慮散熱,還要加快散熱,有的電動機里隨電動機轉(zhuǎn)動裝有風(fēng)扇,同時把外殼作成如圖所示的形狀,都是為了迅速散熱.
收音機、電視機等用電器也都是考慮散熱,它們的機殼上都有散熱孔.
探究活動
【課題】 了解家中電熱器的工作原理
【組織形式】 學(xué)生活動小組或個人
【活動流程】
1、提出問題
2、實際觀察
3、分析與論證、交流與合作
4、寫出探究過程報告
電熱的作用教學(xué)反思:
在初中物理教材中,鮮有“純電阻電路”與“非純電阻電路”的區(qū)別描述,更別說對二者的介紹說明了。我們知道,任何導(dǎo)體都有電阻(包括超導(dǎo)體也不能實現(xiàn)電阻為零),其對電荷在其中發(fā)生定向移動或電磁波通過時,或多或少都會產(chǎn)生阻礙作用,于是便產(chǎn)生了導(dǎo)體“電阻”,初中物理的“電阻”也就是這么引出來的,并將其概念就此固化。
然而,我們物理教師都知道,只要有電阻的存在,通電體(注意不一定只是單純的導(dǎo)體,包括各類用電器)就會發(fā)熱,也就是電流的熱效應(yīng),概括為理論那便是“焦耳定律”,抽象為公式就是“Q=I*IRt”。但是,在我們現(xiàn)有的教材中過多地強調(diào)導(dǎo)體電阻的存在性,而根本沒有提及因電路性質(zhì)的不同會出現(xiàn)不同的電功效果。以致于在老師和學(xué)生們的物理思維中只要想起電壓、電流與電阻三者關(guān)系時,就相當(dāng)然地勾出“I=U/R”(歐姆定律)來,認為電流就是電荷在電壓的“驅(qū)動”和電阻的制約下而產(chǎn)生的定向有限電荷流,從而產(chǎn)生錯誤的物理觀念。
實際上,我們都知道只有像電爐子、電熱毯、白熾燈等這樣的用電器在工作時,電功全部或大部分會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電路中的電流值等于電壓與電阻的比值即I=U/R,我們稱這樣的電路就叫做“純電阻電路”或“電阻性電路”,歐姆定律是適用、有效的;而像電扇、各類電機、電磁爐、LED燈等用電器工作時,電功會全部或大部分轉(zhuǎn)化為機械能、磁能或光能等,而只有一小部分電功因克服導(dǎo)體或用電器的固有電阻從而產(chǎn)生熱量,這種電路我們統(tǒng)稱為“非純電阻電路”(實際上還可細分為“感性電路”、“容性電路”等)。這時,若不區(qū)分電路的性質(zhì),電扇的電機電流依舊按照I=U/R(歐姆定律)來計算的話,那么因為電機的線圈為銅質(zhì),其電阻值趨向于無窮小,則由歐姆定律計算出來的電機電流應(yīng)為無窮大。但實際上功率為80W的電扇正常工作時,電機電流經(jīng)儀器測量約為0.4A左右,這個電流值其實也可以通過查閱電扇上粘貼的銘牌上得來。這樣一個結(jié)果與歐姆定理計算出來的電流值相差甚遠,也就是說事實證明歐姆定律在“非純電阻電路”中是不成立,不能適用的。但若用外力強行使風(fēng)扇制動,使電機停轉(zhuǎn),從而使電功不能轉(zhuǎn)化為機械能,此時電路性質(zhì)便由“非純電阻電路”迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;純電阻電路”,歐姆定律便又復(fù)活了。因電機線圈電阻很小,電機電流便會迅速增大,由Q=I*IRt(焦耳定律)可知,電機線圈會產(chǎn)生大量熱量,此時電功便全部轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能,若不及時采取措施便會造成電機過熱、燒毀。
綜上所述,我們不難總結(jié)如下:在純電阻電路中,各項電路定律都能適用,電能W全部或大部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q,這時W=UIt=Q,即電功=電熱;在非純電阻電路中,電能只有一小部分轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能,這時(電功)W=UIt>Q=I*IRt(焦耳定律),即電功>電熱。
所以,幫助學(xué)生理清電路的性質(zhì),剖析清楚電熱產(chǎn)生的原因,他們便非常容易理解“歐姆定律的適用范圍”與“電功和電熱”的關(guān)系了。至于現(xiàn)版物理教材之所以沒有明確提出兩性電路的概念和相關(guān)介紹,可能是考慮到電路性質(zhì)不止兩種,多樣的電路性質(zhì)會給學(xué)生的物理學(xué)習(xí)帶來不必要的難度和增加學(xué)習(xí)容量。其實,我覺的教材編寫者可以像處理“判定通電導(dǎo)體在磁場受力方向的左手定則”那樣作簡化處理也未嘗不可。用多少講多少,用多深就講多深。反倒有利于學(xué)生全面到位的理解相關(guān)物理概念,認識相關(guān)物理現(xiàn)象的本質(zhì),從而使他們處理問題游刃有余,同時又能激發(fā)部分學(xué)生的持續(xù)深入的探究激情。
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