初中物理深度學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握基本的物理知識和原理，深入了解物理知識的本質(zhì)和規(guī)律。通過深度學(xué)習(xí)，教師能夠培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力，促進(jìn)創(chuàng)新思維的形成。在教師的設(shè)計(jì)和引導(dǎo)下，以實(shí)驗(yàn)探究的方式突破重點(diǎn)，構(gòu)建新的學(xué)習(xí)思路和方法，使學(xué)生在物理探究活動(dòng)中進(jìn)入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)，進(jìn)而提高物理教學(xué)質(zhì)量。在深度學(xué)習(xí)過程中，教師可以適當(dāng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)題目，理順學(xué)生的解題思路，并通過實(shí)驗(yàn)操作強(qiáng)化學(xué)生掌握物理原理的推理和論證方法，提高解決問題的能力?；诖耍疚囊浴翱茖W(xué)探究：電流的熱效應(yīng)”教學(xué)為例，對初中物理教學(xué)中通過設(shè)計(jì)與實(shí)踐完成學(xué)生深度學(xué)習(xí)進(jìn)行了分析。

一、教材分析

通過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了電功率及其概念，并懂得不同公式的運(yùn)算方法。在日常生活中與電熱相關(guān)的各種現(xiàn)象都會產(chǎn)生電流的熱效應(yīng)，“科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)”主要通過實(shí)驗(yàn)對電熱的影響因素進(jìn)行探究。電熱在各種電路中的預(yù)算方式及電流熱效應(yīng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用是本節(jié)課程的主要內(nèi)容。電流熱效應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)生具有一定的規(guī)律性，因此，教師可以采用規(guī)律性分析方法，根據(jù)分析結(jié)果將其應(yīng)用到實(shí)際中，并進(jìn)行綜合討論，逐步深化內(nèi)容，由深入淺、層層遞進(jìn)，進(jìn)而符合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)需求。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.認(rèn)識并了解在導(dǎo)體的作用下電流是如何產(chǎn)生熱效應(yīng)的，能對這一現(xiàn)象進(jìn)行歸納和總結(jié)，懂得其中的原理和機(jī)制。

2.通過示范引領(lǐng)學(xué)生獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力；在電流的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，能夠熟練使用電壓表和電流表，確保電路參數(shù)的穩(wěn)定，其中包括溫度、電阻、電流、電壓等。

3.仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并對影響熱效應(yīng)的各種因素進(jìn)行深入研究，如電流通過的時(shí)間和強(qiáng)度、導(dǎo)體材料等，根據(jù)原理進(jìn)行論證并提出質(zhì)疑，總結(jié)出正確答案。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：

1.電流通過導(dǎo)體時(shí)會產(chǎn)生一定的熱量，需要在實(shí)驗(yàn)操作中探究其中的影響因素。

2.知道什么是焦耳定律，掌握該定律的運(yùn)用方法。

教學(xué)難點(diǎn)：

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路，順利完成實(shí)驗(yàn)分析影響因素。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

（一）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)引入，體驗(yàn)電流的熱效應(yīng)

（教師提前準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)工具，如圖1所示，利用蓄電池和電阻絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，做好一系列準(zhǔn)備工作，為接下來的實(shí)驗(yàn)提供便利。）

師：同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)“科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)”的內(nèi)容，首先需要通過實(shí)驗(yàn)來理解電流的熱效應(yīng)。接下來，老師演示，大家要仔細(xì)觀察。

實(shí)驗(yàn)過程：把蓄電池正極和負(fù)極連接到電阻絲的兩端，形成一個(gè)簡單的電路，同時(shí)將電壓表和電流表與導(dǎo)線連接到一起，便于測量電壓和電流。

師：這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常簡單，且易于操作。通過觀察老師的操作過程，你們發(fā)現(xiàn)了什么？

生1：當(dāng)電流在電阻絲中通過時(shí)，在電阻的作用下能使電阻絲產(chǎn)生熱效應(yīng)。

師：回答得很正確。有誰能回答這種熱量的轉(zhuǎn)化過程是什么？

生2：當(dāng)電流通過時(shí)，電阻絲會出現(xiàn)發(fā)紅現(xiàn)象并產(chǎn)生熱量，這也是電能轉(zhuǎn)化為熱量的一個(gè)過程。

師：非常好！電能轉(zhuǎn)化為熱量的過程，實(shí)際上就是電流的熱效應(yīng)，我們可以用Q來表示。

（設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)性的教學(xué)手段激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，利用清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加深學(xué)生對電流熱效應(yīng)的認(rèn)識。通過具體問題的引領(lǐng)，學(xué)生能將實(shí)驗(yàn)聯(lián)系到日常生活，從生活中發(fā)現(xiàn)電流的熱效應(yīng)，進(jìn)而對熱效應(yīng)的概念有更深的理解。）

（二）新課教學(xué)

在學(xué)習(xí)新內(nèi)容之前，設(shè)置相關(guān)問題，讓學(xué)生帶著疑問去學(xué)習(xí)和探究。

師：我們可以把生活中的家用電器利用起來，只要是電器都會在導(dǎo)體的作用下通過電流最終產(chǎn)生熱效應(yīng)，大家能舉例說明幾種家用電器嗎？

生3：有電磁爐、電水龍頭、電熱水壺、電飯鍋等。

師：這些電器在電能轉(zhuǎn)化為熱量的過程中有哪些共同特點(diǎn)呢？

生4：這些電器內(nèi)部通常包含電阻絲或電阻體，電流通過這些電阻產(chǎn)生的加熱效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為熱能。

師：站在物理學(xué)的角度進(jìn)行分析，在這一過程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)現(xiàn)象尤為明顯，是因?yàn)閷?dǎo)體內(nèi)有電流通過，把電能轉(zhuǎn)化為熱能。

師：什么是電流熱效應(yīng)？有誰能舉例說明嗎？

生5：電流熱效應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是電能轉(zhuǎn)化為熱能。當(dāng)電流通過電阻時(shí)會消耗一定的電能，從而產(chǎn)生熱量，導(dǎo)體的溫度也會越來越高。

生6：如電熱水器，當(dāng)電流在電阻絲中通過時(shí)會產(chǎn)生熱量，隨著電流的不斷通過，產(chǎn)生的熱量越來越多，使水溫不斷升高，這是采用了電能轉(zhuǎn)化為熱能的原理。

師：很好，其他同學(xué)還有什么看法？

生7：我觀察過電飯鍋底部的電熱盤，當(dāng)電流通過電熱盤時(shí)會產(chǎn)生熱量，這些熱量會使鍋內(nèi)食物的溫度越來越高，最終把食物煮熟。

師：非常正確。我們生活中使用的家用電器在啟動(dòng)運(yùn)行過程中都會隨著電流的通過而產(chǎn)生熱效應(yīng)。

師：接下來，我們共同演示實(shí)驗(yàn)。

教師拿出提前做好的實(shí)驗(yàn)教具，組成如圖2所示的實(shí)驗(yàn)電路圖。

師：同學(xué)們，這是老師自己制作的實(shí)驗(yàn)教具，有定值電阻、鐮鋸合金線以及銅導(dǎo)線，它們的公式分別為R=20Ω、R1=R3=2Ω、R2=0.2Ω。

我們要從實(shí)驗(yàn)中看到電流的熱效應(yīng)，可以把火柴作為輔助工具，分別放在電阻絲上，接通電源使電流通過，觀察火柴的自燃時(shí)間。

通過剛才的實(shí)驗(yàn)操作，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)沒有，電流是在同一時(shí)間進(jìn)入導(dǎo)體的，但電流產(chǎn)生的熱量卻各不相同，那其中的原因是什么？

生8：雖然通電時(shí)間相同，但電流產(chǎn)生的熱量并不相同。

師：那么，熱量產(chǎn)生最多的是什么？

生9：產(chǎn)生熱量最多的是R1。

師：你是根據(jù)什么現(xiàn)象判斷的？

生9：最先點(diǎn)燃的是R1上面的火柴。

師：我們可以根據(jù)火柴的點(diǎn)燃時(shí)間來判斷電流產(chǎn)生的熱量，在什么樣的條件下造成了電流產(chǎn)生熱量的差異？大家可以把R1、R2進(jìn)行比較。

生10：受電阻的影響，使電流產(chǎn)生不同的熱量。

（設(shè)計(jì)意圖：深度學(xué)習(xí)不只是關(guān)注其真實(shí)性，更重要的是讓其在日常生活中得以體現(xiàn)。在這個(gè)課題中，將電阻絲點(diǎn)燃火柴的場景主題貫穿教學(xué)，通過觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果來理解其核心。這種方法逐步深入，真正展現(xiàn)了真實(shí)環(huán)境的結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)思路。）

（三）學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)1：探究電熱Q與電阻R的關(guān)系。

探究問題：（1）要把什么控制在穩(wěn)定狀態(tài)并保持不變？應(yīng)該用什么方法控制？

（2）要改變什么內(nèi)容？應(yīng)該怎么做？

（3）電流的大小要如何才能顯示出來？

學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)教具正確操作，確保導(dǎo)體中有電流通過，電流與通電時(shí)間相對穩(wěn)定，采用不同的電路接入方法獲取不同的電阻數(shù)值。

實(shí)驗(yàn)2：探究電熱Q與電流I的關(guān)系。

探究問題：（1）要控制誰并確保保持穩(wěn)定？

（2）要改變誰的大??？

（3）電熱Q與電流I之間存在什么樣的關(guān)系？

學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)教具正確操作，使兩邊盒子里接入電路的電阻與通電時(shí)間保持一致，通過設(shè)計(jì)電路圖改變電流的大小。

（設(shè)計(jì)意圖：要達(dá)到深入的學(xué)習(xí)境界，必須通過活動(dòng)和實(shí)際體驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)際操作感受樂趣，獲取知識。如果教學(xué)活動(dòng)機(jī)械化，將很難激起學(xué)生的好奇心，因此，挑戰(zhàn)確實(shí)是確保活動(dòng)成功的關(guān)鍵。教師鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)與電路圖相關(guān)的各種因素來生成熱量，這樣的設(shè)計(jì)對于剛開始學(xué)習(xí)電路的學(xué)生來說，既具有挑戰(zhàn)性，又非常適合，能夠促進(jìn)學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，并從中獲得豐富的經(jīng)驗(yàn)。）

在實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案上以表格的形式把實(shí)現(xiàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄下來，如表1、表2所示。

在實(shí)驗(yàn)過程中，教師要與各小組學(xué)生進(jìn)行溝通和交流，觀察學(xué)生是否需要幫助，鼓勵(lì)小組成員團(tuán)結(jié)一致，必要時(shí)進(jìn)行及時(shí)的指導(dǎo)和點(diǎn)撥，幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。同時(shí)，教師可以用錄視頻的方式將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究過程記錄下來，使用多媒體投屏把小組的實(shí)驗(yàn)情況展示出來，便于學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問題，并探討解決問題的方法，提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（四）學(xué)生分組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1：確保電流和通電時(shí)間的穩(wěn)定性，高度差距會隨著U型管液面高度的上升而發(fā)生變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2：控制好電阻和通電時(shí)間，高度差距會隨著U型管液面高度的上升而發(fā)生變化。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3：電流和電阻保持不變，在延長通電時(shí)間的同時(shí)U型管液面越來越高。各小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)：

第一，電流和通電時(shí)間相同，電流熱效應(yīng)較為明顯的為大電阻；第二，把電阻和通電時(shí)間控制在穩(wěn)定狀態(tài)，通過的電流越多，產(chǎn)生的熱量就越多；第三，在確保電阻和電流相同的前提下，通電時(shí)間越長電流產(chǎn)生的熱量就越多。如圖3所示。

（設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)案例非常成功，學(xué)生不僅通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)際操作，還在實(shí)驗(yàn)過程中關(guān)注控制變量，同時(shí)對學(xué)生的分析和總結(jié)能力進(jìn)行了考查。學(xué)生通過參與和動(dòng)手操作，對電流熱效應(yīng)的理解更加深刻，認(rèn)識到電流生成的熱量會受到不同因素的影響。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，以構(gòu)建問題激發(fā)學(xué)生思考，并能對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行歸納和總結(jié)，正確匯報(bào)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的方式更加靈活，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還能提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。）

（五）評價(jià)電熱

如圖4所示，電阻Ｒ２、Ｒ４、Ｒ３串聯(lián)后與電阻Ｒ１并聯(lián)。

問題1：比較______和______的電熱可以研究電熱與電阻的關(guān)系？

問題2：比較______和______的電熱可以研究電熱與電流的關(guān)系？

問題3：電熱與電阻、電流有怎樣的定量關(guān)系？ 判斷依據(jù)是什么？

問題4：用什么方法驗(yàn)證？

教師可以向?qū)W生展示表3中收集的數(shù)據(jù)。

問題5：請選擇有效數(shù)據(jù)推測電熱與電阻有怎樣的定量關(guān)系？

問題6：請選擇有效數(shù)據(jù)推測電熱與電流有怎樣的定量關(guān)系？

五、教學(xué)反思

初中物理知識具有一定的抽象性，在開展物理教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師要把理論和實(shí)踐相結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并發(fā)揮指引作用，促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索知識，并對知識進(jìn)行歸納和總結(jié)。“科學(xué)探究：電流的熱效應(yīng)”主要講解電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量以及電流的熱效應(yīng)會受到因素的影響。教師可以通過組織學(xué)生開展小組實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行歸納和總結(jié)，有助于學(xué)生相互溝通和交流，探討實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，發(fā)表建議解決問題，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和學(xué)習(xí)的能力。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師需要明確物理的基本概念和規(guī)律，確保課程核心內(nèi)容和難點(diǎn)得到落實(shí)。另外，教師還要根據(jù)不同情況選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識。教師通過這樣的教學(xué)方式不僅可以客觀地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展，還能鼓勵(lì)學(xué)生更加努力地學(xué)習(xí)，使其在收獲知識的同時(shí)體會學(xué)習(xí)物理的快樂。

（作者單位：甘肅省蘭州市第二十二中學(xué)）

編輯：趙文靜