(新)物理教版版九年级下册《9.4家庭生活自动化、智能化》一等奖(教案)

9.4家庭生活自动化、智能化
教学目标
【知识与能力】
了解家庭生活自动化、智能化的有关知识。

【过程与方法】
1.收集、查阅、浏览有关家庭生活自动化、智能化的信息。

2.开展一些智能化的“小制作〞“小实验〞，以及编写“小论文〞的活动。

【情感态度价值观】
1.通过了解家庭生活自动化、智能化，使学生认识科学技术的社会价值，增强效劳社会的责任意识。

2.通过开展课外活动，激发学生的学习兴趣。

教学重难点
【教学重点】
家庭生活自动化、智能化的有关知识。

【教学难点】
引导学生认识到物理对人类生活的巨大推进作用。

课前准备
多媒体设备、螺丝刀、声控开关等。

教学过程
情景导入
首先老师用多媒体播放家庭自动化、智能化的实例。

然后让学生讨论交流自己的家庭生活自动化案例(楼道声光控开关、电冰箱及饮水机的温控开关、电视机的遥控器等)。

要求学生以小组的形式向大家作汇报。

教师引导说明：随着科技的开展，各种家用电器已走进千家万户，给我们的生活带来了极大的方便和乐趣，与此同时计算机和网络技术的开展，使我们的生活逐步走向自动化和智能化。

这节课我们首先了解目前的一些家用电器的自动化控制，还要展望未来的开展。

教学活动
1.住宅楼道灯的自动控制
学生活动：学生自学并交流讨论教材第40页有关楼道开关内容，答复以下问题。

问题1：声光控延时开关的主要构件有哪些？
——光控传感器元件、声控传感器元件、延时装置等。

问题2：楼道灯的自动控制的其他方式还有哪些？讨论有关内容。

——触摸式和红外线感应式。

学生观察声光控开关。

教师引导并补充说明：声光控开关必须同时具备两个条件，声光控制才起作用。

从声光控开关的结构上分析，开关面板外表装有光敏二极管，内部装有柱极体话筒。

而光敏二极管的敏感效应，只有在黑暗时才起作用。

也就是说，当天色变暗到一定程度，光敏二极管感应后会在电子
线路板上产生一个脉冲电流，使光敏二极管一路电路处在关闭状态，这时在楼梯口等处只要有响声出现，柱极体话筒同样会产生脉冲电流，这时声光控制开关电路就连通起作用。

因为必须要两个条件同时存在，声光控开关才起作用，故叫与门电路。

多媒体补充材料：红外线开关。

(1)适应范围——走道和居室照明控制；
(2)红外线感应后，灯光自动报警；
(3)红外线感应后联通蜂鸣器报警；
(4)控制室防盗指示灯报警。

红外线感应开关的探头和感应线路有延时功能，所以说它的特点是对移动物体而言，相对静止状态时，红外线开关效果并不理想。

所以在红外线开关的内部结构上设计“关联电路〞线路原理，同样适用于安装在厨房和卫生间。

2.家庭生活智能化
学生自己浏览教材有关内容，使他们对家庭生活智能化的方方面面留下较多的印象。

然后让学生进行“家庭生活智能化〞小论文的编写活动。

板书设计
4.家庭生活自动化、智能化
1.住宅楼道灯的自动控制
声光控延时开关的主要构造：光控传感器元件、声控传感器元件、延时装置。

2.家庭生活智能化
第二课时
教学目标
一、知识与技能
1.通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。

2.知道什么是电流的热效应及其电热现象的实质。

3.了解焦耳定律，知道电热现象的应用和控制。

二、过程与方法
1.通过分析论证电热现象跟电阻之间关系的过程，体验科学思维方法，包括数学分析方法的意义。

2.通过电热现象跟电阻之间关系的验证实验设计过程，领悟实验原理、控制变量方法、实验器材的选择、实验证据的收集、步骤的安排等因素在实验设计中的作用。

三、情感、态度与价值观
1.继续培养学生分析论证和实验验证的兴趣。

2.能从利弊两个方面认识电热现象，体验用辩证的思想观点分析问题。

教学重点
焦耳定律。

教学难点
电功率的概念，用电功率的公式进行计算。

教学过程
一、新课导入
1.演示实验：灯泡接入电路中，闭合开关，灯泡发光，提出问题：
〔1〕灯泡在工作过程中，把什么能转化为什么能？学生答复：灯泡在工作过程中，把电能能转化为内能和光能。

〔2〕在灯泡工作过程中，电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流是否相同？学生答复：相同。

〔3〕电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流既然相同，那为什么灯泡灯丝热得发热发光，而导线几乎不发热呢？
2.多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾的图片。

指明：11月9日是我国“消防日〞，据有关资料说明，城市火灾中的大局部火灾是因为使用大功率用电器，使电线发热而引起的。

家庭电路中使用大功率用电器为什么会引起火灾？
3.进一步分析
〔1〕电灯在工作时把电能转化为内能和光能，人们利用电灯来照明。

电炉子在工作时把电能转化为内能，人们利用电炉子来烧水等。

〔2〕电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机局部有什么感觉？人们利用的是电风扇的什么能量？
〔3〕提出问题：电流通过导体都要产生热量，有些设备是利用了电流通过导体产生热量，有些设备在工作时电流通过导体产生热量是有害的，为了更好的让电热为人类效劳，又要减少电热对人类造成的危害，就要研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，它们之间存在着什么样的规律。

今天我们就学习第九章第五节的内容：焦耳定律。

二、进行新课
1.电流产生的热量跟哪些因素有关〔学生讨论〕
〔1〕引导学生根据日常生活中的现象进行分析：
电流I，电热Q，电阻 R，通电时间t
〔先引导学生分析电流产生的热量跟电流I、电阻R和通电时间t有关，使学生获得感性认识，为下面的实验打下根底。

〕
〔2〕用实验进行研究。

学生讨论研究方法:控制变量法。

①当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系。

②当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与电流I的关系。

③当电流I、电阻R相同时，研究电热Q与通电时间t的关系。

〔引导学生分析研究多变量问题的方法——控制变量法，并在实验过程中具体使用，对学生进行研究方法的教育。

〕
〔3〕介绍实验器材：学生电源一个，开关一个，导线假设干，滑动变阻器一个，量热器两个〔4欧一个，16欧一个〕温度计两只，打孔的橡胶塞两个，钟表一个。

〔4〕实验原理：给量热器内的电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被量热器内的空气吸收，量热器内的空气吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，量热器内空气的温度升高得越高。

用温度计测量量热器内空气温度上升的多少，就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。

〔5〕实验设计：
①电路图：通过学生讨论研究设计出实验电路如图：让一个学生把本组
设计的电路图画在黑板上，并进一步说明如何进行实验。

②实验记录：由小组共同设计实验记录表格。

③实验探究：四位同学分工合作进行实验探究，并记录实验数据。

④归纳实验结论：四位同学共同探讨，归纳实验结论，电流通过导体产
生的热量跟那些因素有关。

〔6〕交流探究结果：请一位同学将本组的实验数据写在黑板上，并阐述本组得到的结论。

电流时间t R大=16欧R小=4欧
电流I1=0.4A 2min
电流I2=0.8A 2min
①研究电热Q跟电阻R的关系：电流I、通电时间t相同，电阻R越大，电热Q越多。

②研究电热Q跟电流I的关系：电阻R、通电时间t相同，电流越大，电热越多。

③研究电热Q跟通电时间t的关系：电流I、电阻R相同，通电时间越长，电热越多。

2.焦耳定律
焦耳简介：焦耳定律是英国物理学家焦耳经过无数次实验探索总结出来的。

我们不仅要学习他发现的定律，而且要学习他的刻苦钻研的精神。

〔1〕内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

注意：“电流产生的热量Q与电流的平方I2成正比〞的含义是：当I1=2I2时，Q1=4Q2
〔2〕公式：Q=I2Rt
〔3〕单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。

〔4〕说明：焦耳定律是从实验中总结出来的规律，它适用于任何情况下的电热的计算。

3.理论推导：焦耳定律是焦耳在大量实验根底上归纳总结得出来的规律，还需要理论上的支持，我们能不能通过理论来推导出焦耳定律的数学表达式呢？学生讨论推导。

电功
当满足条件，电能—————内能〔电热〕时，有Q＝W
〔全部转化〕
W=UIt，且U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt∴Q=I2Rt
通过理论推导，同样得出了焦耳定律的数学表达式，到达理论和实践的完美的统一。

最后再让学生总结得出当电流通过导体做功全部转化为内能时热量的计算方法：
①Q = W ；②Q = UIt；③Q= Pt；④Q= I2Rt；⑤Q =〔U2/R〕t
4.引导学生运用本节课研究的结论解决实际问题。

问题1：灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。

这是为什么？
问题2：假设在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。

这又是为什么？
〔1〕利用焦耳定律解决实际问题：
①连接电路用的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？
②制作电炉子用的发热体应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？
③制作电扇电动机线圈的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什
么？
〔2〕再通过例题讨论可以用几种不同的方法求解电流通过导体产生的热量
通过对实际问题的分析、讨论，材料的选择、及热量的不同计算方法的运用，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。

进一步加深学生对物理知识的理解。

在教学中注重培养学生运用物理规律解决实际问题的能力，特别是让学生通过讨论，自己得出结论。

这样做可以培养学生的思维能力和分析问题的能力。

三、练习设计
请完成《全易通》“题组练习〞局部。

四、课堂小结
1.归纳研究物理问题的方法——控制变量法。

2.归纳物理知识：焦耳定律。

3.归纳电热的计算方法。