资源简介

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《科学探究：电流的热效应》教案
【教学目标】
1.知识与技能
理解探究焦耳定律的实验方法。
理解焦耳定律。
2.过程与方法
通过实验探究电流的热效应与电流、电阻的关系。
3.情感态度和价值观
具有对科学的求知欲、乐于探索日常生活中的物理学道理，乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。
【教学重点】
电流产生的热量与电流、电阻大小之间的关系。
【教学难点】
理解焦耳定律。
【教学方法】
合作 探究 交流
【教学用具】
多媒体课件 焦耳定律演示器
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。例如。
2、 讲授新课
（一）、电流的热效应
电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫做电流的热效应。
实质:电能转化为热能。
练习：下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．洗衣机 B．电热毯 C．电冰箱 D．笔记本电脑
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、猜想 ：
(1)通电时间的长短有关
(2)电流产生的热量可能与电流的大小有关
(3)导体电阻的大小有关
2、实验方法：控制变量法、转化法
实验一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关
1、设计实验：要研究通电时间对产生热量的影响,应该控制（电流）和（电阻）不变,改变(通电时间)。电流产生的热量用温度计示数表示。21·cn·jy·com
实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。　 　
（2）检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到数据表格中。
结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越(高)，表明电流产生的热量越( 多)【来源：21·世纪·教育·网】
实验二：探究电流产生的热量与电流是否有关
要研究电流大小对产生热量的影响,应该控
制电阻和通电时间不变，改变通过导体的电流
采用与第一次相同的实验电路，调节滑动变阻器，
改变电路中电流的大小，通电时间与上次相同，
记录温度计示数的大小变化。
结论：
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
实验三：探究电流产生的热量与电阻是否有关
研究电热器电阻的大小对产生热量的影响
要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。
控制电流相同的方法：让两个阻值不同的电阻串联后接入电路。
实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
（2）检查无误后接通电源，由于电路串联所以R1和R2的电流相同，观察温度计的示数。
4、视频
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
6、结论：
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越（高），表明电阻越大，电流产生的热搬越（多）。21cnjy.com
练习：如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关，电阻两端的电压关系为U1＜U2
B．通电1min后R2所在的烧瓶温度计示数更高
C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少
D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系
2.为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置．已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1A.在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的；
B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关；
C.比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；
D.在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。
(三)、焦耳定律
英国物理学家焦耳，年轻时就从事电和磁的研究, 他做了许多实验研究热和功之间的联系，以及电流的热效应。2-1-c-n-j-y
焦耳
历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，他于1840年最终发现这样的规律：
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
为了纪念焦耳，这一规律又被称为焦耳定律。
2.公式：Q=I2Rt
电流的单位是安(A)，
电阻R的单位是欧( )，
时间t的单位是秒(s)。
3. 热量Q的单位是焦(J)
1J=1A2 Ω s。
三、课堂练习
1、下列用电器中利用电流热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．电视机 C．电风扇 D．电饭锅
2、. 额定功率相等的电热毯和电风扇正常工作1小时，则（　　）
A．两种电器消耗的电能一样多，产生的热量也一样多
B．两种电器消耗的电能一样多，电热毯产生的热量多
C．电热毯消耗的电能更多，电风扇产生的热量多
D．电风扇消耗的电能更多，电热毯产生的热量多
3. 小华利用如图的实验装置来探究影响通电导体产生热量的因素，下列说法不正确的是（　　）
A．图甲实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系
B．图乙实验装置是控制电阻、通电时间一定时，探究电热与电流的关系
C．图甲中闭合开关后，a管中液面上升比b快
D．图乙中闭合开关后，c管中液面上升比d快
4、家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（　　）
A．480J B．1.452×106J C．2.64×104J D．880J
四、课堂小结
1、电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q=I2Rt
【板书设计】
科学探究：电流的热效应
一、电流的热效应
电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、实验方法：控制变量法、转化法
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
三、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
2.公式：Q=I2Rt
【教学反思】
本节主要内容是电流通过导体时，电能 ( http: / / www.21cnjy.com )转化为内能时与电流、电阻、通电时间有关；电热的利用和防止。本节课的设计理念体现了从生活走向物理，从物理走向社会，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯。通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，充分发挥学生的主体作用，充分调动学生学习的积极性，培养了学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系， 使学生达到学以致用。21c　
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沪科版九年级第十六章第4节
科学探究：电流的热效应
　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。例如。
电流的热效应
电流的热效应
电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫做电流的热效应。
电能转化为热能。
实质:
那么，电流产生的热量的多少与哪些因素有关呢？
下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．洗衣机 B．电热毯
C．电冰箱 D．笔记本电脑
小试牛刀
B
猜想与假设
烫手
跟电阻
有关
不烫手
干路
着火
跟电流有关
跟时间有关
用越久约烫手
电流产生的热量与什么因素有关
要研究通电时间对产生热量的影响,应该控制通过导体的电流和导体的电阻不变,改变通电时间。
通过温度计示数的变化来反应电流产生的热量的多少。　 　　　　　　　
一、探究电流产生的热量与通电时间是否有关
电流产生的热量与什么因素有关
注意：用到的物理方法是控制变量法和转换法
实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
电流产生的热量与什么因素有关
（2）检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到数据表格中。
电流产生的热量与什么因素有关
时间t/min 0 1 2 3 4
温度t/℃
（3）结论：在电阻和电流相同时，通电时间越长，导体产生的热量越多。
电流产生的热量与什么因素有关
视频
二、探究电流产生的热量与电流是否有关
要研究电流大小对产生热量的影响,应该控
制电阻和通电时间不变，改变通过导体的电流。 　 　　　　　　　
电流产生的热量与什么因素有关
采用与第一次相同的实验电路，调节滑动变阻器，
改变电路中电流的大小，通电时间与上次相同，
记录温度计示数的大小变化。
时间t/min 0 1 2 3 4
温度t/℃
电流产生的热量与什么因素有关
结论：在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
三、探究电流产生的热量与电阻是否有关
电流产生的热量与什么因素有关
研究电热器电阻的大小对产生热量的影响
要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。
控制电流相同的方法：让两个阻值不同的电阻串联后接入电路。
实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
（2）检查无误后接通电源，由于电路串联所以R1和R2的电流相同，观察温度计的示数。
电流产生的热量与什么因素有关
时间t/min 0 1 2 3 4
R1=5 温度t/℃
R2=10 温度t/℃
（3）记录不同时间的温度计示数
结论：在通电电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，导体产生的热量越多。
电流产生的热量与什么因素有关
视频
电流产生的热量与什么因素有关
如图是探究焦耳定律的实验装置，两个烧瓶中装着等质量、等温度的煤油，电阻阻值R1＞R2。闭合开关一段时间后，记录两支温度计的示数。下列说法中正确的是（　　）
A．闭合开关，电阻两端的电压关系为U1＜U2
B．通电1min后R2所在的烧瓶温度计示数更高
C．温度计示数的变化可反映电阻产生热量的多少
D．该装置只能探究电流产生的热量与电阻大小的关系
小试牛刀
C
焦耳定律
　　焦耳（James Prescott Joule，
1818—1889），英国物理学家。用
近 40 年的时间做了 400 多次实验，
研究热和功的关系。通过大量的实
验，于 1840 年最先精确地确定了电
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。
焦 耳
焦耳定律
　　1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
　　2．公式：Q = I2Rt
　　3．单位：焦耳（J）
焦耳定律
　　1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
　　W＞Q热
电能 内能+机械能
1、下列用电器中利用电流热效应工作的是（　　）
A．电冰箱 B．电视机
C．电风扇 D．电饭锅
大显身手
D
大显身手
2、. 额定功率相等的电热毯和电风扇正常工作1小时，则（　　）
A．两种电器消耗的电能一样多，产生的热量也一样多
B．两种电器消耗的电能一样多，电热毯产生的热量多
C．电热毯消耗的电能更多，电风扇产生的热量多
D．电风扇消耗的电能更多，电热毯产生的热量多
B
大显身手
3. 小华利用如图的实验装置来探究影响通电导体产生热量的因素，下列说法不正确的是（　　）
A．图甲实验装置是控制电流、通电时间一定时，探究电热与电阻的关系
B．图乙实验装置是控制电阻、通电时间一定时，探究电热与电流的关系
C．图甲中闭合开关后，a管中液面上升比b快
D．图乙中闭合开关后，c管中液面上升比d快
C
大显身手
4、家用洗衣机的主要部件就是电动机，若一台洗衣机在220V电路中正常工作时通过的电流为2A，电动机线圈电阻为2Ω，则每分钟电流通过线圈产生的热量为（　　）
A．480J B．1.452×106J
C．2.64×104J D．880J
A
课堂小结
1、电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q=I2Rt
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16.4 科学探究：电流的热效应
一、选择题（共4题）
1. 下列利用“电流热效应”工作的是
A．电冰箱 B．电风扇 C．电饭锅 D．发光二极管
2. 如图 是探究“电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，通电前， 、 两个 型管的液面相平，通电一段时间后，通过 、 的电流分别为 、 ，则
A． ， 管中的液面较低 B． ， 管中的液面较高
C． ， 管中的液面较高 D． ， 管中的液面较低
3. 在探究电流产生的热量与什么因素有关时，小李设计了如图的实验装置。甲、乙两个透明容器中密封着等量的空气，里面各放有一根 的电阻丝，其中乙容器将一个 的电阻丝与容器内 电阻丝并联，两个 型管中装有等量的水。把这个装置接入电源，利用这套装置可来探究电流产生热量
A．与电压的关系 B．与电阻的关系 C．与电流的关系 D．与电能的关系
4. 小明想探究电流通过电阻时产生的热量 与电流 、电阻 的定性关系。实验桌上有如下器材：两个完全相同的烧瓶，瓶内装有质量和初温相同的煤油（），还有满足实验要求的电源、滑动变阻器、开关、导线。他连接了如图所示的电路进行实验，下列说法正确的是
A．此实验探究的是 与 的关系
B．温度计示数变化的大小反映电阻丝中电流的大小
C．闭合开关一段时间，温度计 比 的示数变化小
D．闭合开关一段时间，电流通过两个电阻丝产生的热量相等
二、填空题（共3题）
5. 家庭使用的电饭煲是利用电流的 工作的，电饭煲通过导线接到电路里，通电后电饭煲内的电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热，这是因为电炉丝的 （选填“电流”或“电阻”）比导线大得多。
6. 小明用毛皮摩擦过的橡胶棒与悬挂着的泡沫小球靠近时，它们相互排斥，则该泡沫小球带 电；小明发现空调与台灯的电源线虽然都是铜线，但规格明显不同，这主要是因为 （填“长度”或“横截面积”）对导线电阻的影响；小明家的空调电辅热系统的电阻丝阻值为 ，工作时的电流为 ，则通电 电阻丝产生的热量为 。
7. 一只电烙铁的额定电压是 ，在额定电压下工作时的电阻是 ，它的额定功率是 ，在额定电压下通电 产生 热量。
三、计算题（共1题）
8. 小刚同学在家中准备测量图所示的电热水壶的热效率。他把家中其他用电器都与电源断开，仅让该电热水壶给水加热。加热一段时间后，把壶中质量为 的水从 加热到 ；加热前、后电能表示数如图所示。求：（）
(1) 水吸收的热量；
(2) 电热水壶的热效率。
四、实验题（共1题）
9. 为了探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”，小伟同学采用了如图的实验装置，其中 。
(1) 甲、乙两瓶中装入质量和初温相同的同种液体的目的是便于通过温度计升高示数的多少反映 的多少，这种实验方法物理学中称为 法。
(2) 实验中 、 采用串联连接是为了控制 和通电时间相同。
(3) 在通电时间相同时，两瓶内温度计示数上升较多的是 （填“甲”或“乙”）瓶。
答案
一、选择题（共4题）
1. 【答案】C
【解析】AB、电冰箱、电风扇工作时，主要是电能转化为机械能。故A、B不符合题意；
C、电饭锅工作时电能转化为内能。故C符合题意；
D、发光二极管工作时电能主要转化为光能。故D不符合题意。
故选：C。
2. 【答案】B
【解析】由图可知，右侧两电阻丝并联后与左侧电阻丝串联，
并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以 ，故A、C、D错误；
由 可知，通电时间相同时，，，所以左侧甲电阻产生的热量较多，
密闭空气吸收热量后，体积不变，压强变大，左侧容器内气体的压强与大气压的差值较大， 测玻璃管液面较高。
3. 【答案】C
【解析】两个相同的电阻串联在电路中，通电时间和电阻相同，当给其中一个并联一个电阻时，电阻的电流改变，探究电流产生热量跟电流关系。通过实验可以得出结论：通过导体的电流越大，产生的热量越多。
4. 【答案】A
【解析】由题意可知，电流相同，通电时间也相同，电阻不同，所以探究的是 与 的关系，故A正确；
通电后电流通过电阻丝做功，产生热量被煤油吸收，使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数变化来判断电流产生的热量的多少，故B错误；
在时间相同时、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，温度计 比 的示数变化大，故CD错误；
故选：A。
二、填空题（共3题）
5. 【答案】热效应；电阻
【解析】电饭煲工作时，将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的；
电饭煲在使用时，电饭煲和导线串联，，通电时间 相同，由 、 可知：电流产生的热量：，从而出现电饭煲内的电炉丝热得发红，但跟电炉丝连接的导线都不怎么热的现象。
6. 【答案】负；横截面积；
【解析】毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近悬挂的泡沫小球，发现泡沫小球被排斥，则泡沫小球一定带电，且带负电。
空调与台灯的电源线虽然都是铜线，但规格明显不同，因为空调线的横截面积大，电阻小，故这主要是因为横截面积对导线电阻的影响的；
据焦耳定律可知，此时产生的热量是：
。
7. 【答案】；
三、计算题（共1题）
8. 【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1) 水吸收热量：
(2) 消耗电能：
，
电水壶的热效率：
。
四、实验题（共1题）
9. 【答案】
(1) 导体放出热量；转换
(2) 电流
(3) 乙
【解析】
(1) 实验中根据温度计的示数，来判断导体放出热的多少，这种方法叫转换法。
(2) 实验中 、 串联连接，则通过这两个电阻的电流是相同的。
(3) 在通电时间相同、电流相同时，电阻越大，产生的热量越多，乙中电阻的阻值大，产生的热量多，温度计示数上升较多。
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