资源简介

16.4 科学探究：电流的热效应 教案
教学目标
1、知道什么是电流的热效应，知道电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定量关系；
2、掌握焦耳定律；
核心素养
实践创新
1.劳动意识：通过实验探究电流的热效应与电限大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能大
2.技术运用：通过本节内容的学习，培养学生应用物理知识解决简单问题的能力
教学重难点
知道生活、生产中电流热效应的应用实例和危害以及危害的防止手段
教学过程
一、导入新课
电流的热效应
星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视,得先完成作业,可是小明等妈妈一走,就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小明为何没有做完作业,小明说作业太难,可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎,请问,他妈妈是怎样做的
你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗？
她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢。
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
二、新课讲解
电饭煲 电油炸锅 电熨斗 电烤箱 电取暖器 电热水器
这些常见家用电器的共同特点：
电能转化为内能
1.这种电流通过导体时电能转化为热能的现象叫做电流的热效应。
2.利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。
3.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
设计实验
讨论：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？
转换法
方案一：烧瓶内装有煤油，电阻丝产生热量会使煤油温度升高，
用温度计测量温度；温度变化的越大，产生热量的越多。
方案二：电阻丝加热密封容器中的空气， 观察管中液柱上升的高度；液柱上升的越高，产生的热量越多。
实验一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关
保持电流I和电阻R不变
实验步骤
按照下图连接实物图，按下计时器并同时记录温度计的示数。保持电流大小不变。
（2）记录数据，分析结论
实验现象
在电热丝阻值和电流大小相同的条件下，通电时间越长，容器内的液体温度升高得越多越高。电流产生的热量
结论：在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，这个电阻产生的热量越多。
实验二：探究电流产生的热量与电流大小是否有关
保持电阻和时间相同
实验步骤
（1）按照下图连接实物图，移动滑动变阻器滑片，观察电流大小与产生热量的关系
（2）记录数据，分析结论
实验现象
在电热丝阻值和通电时间相同的条件下，通过容器内电热丝的电流越大，液体温度升高越高。电流产生的热量越多
结论：在电阻、通电的时间相同的情况下，电流越大，这个电阻产生的热量越多。
电流的热效应在生活中的利用与防护
1、利用：
①利用电流热效应来工作：电饭煲、电水壶、 保险丝、、、
②电器防潮：家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
2、防护：
例如：①一个插线板上不要同时插上很多的大功率用电器
② 一些不是利用电流热效应工作的家电都会有散热装置
（散热片，电脑里的小电风扇）
请同学们阅读课本并思考以下问题：
1.为什么实验中要用煤油？用水不行吗？
因为煤油的比热容比水小，所以，等质量的煤油在吸收相同的热量时，煤油的温度升高的比较快。
2.为什么是等量的煤油，不等量行吗？
只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度来讨论电流产生的热量。
实验方法
1.控制变量法；2.转换法
进行实验 收集数据:
1.电热与通电时间的关系：
（每隔一分钟记录一下温度计的示数）
条件;控制电流相同，电阻相同
现象：通电时间长时，温度上升多。
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。
2.电热与电流的关系：
条件：控制煤油质量，电阻相同，通电时间相同
现象：电流大时，温度上升多
结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越高，表明电流越大，电流产生的热量越多。
3.电热与电阻的关系：
条件：等量煤油，电流相同,时间相同
现象：电阻大时，温度上升的多。
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，电流产生的热量越多。
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。
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。
普遍适用
公式： Q = I R t
意义：热量 电流 电阻 时间
单位： J A S
焦耳定律的理论推导
电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。
即： =IRt
注意：纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=t=IRt
非纯电阻电路：W＞Q(W＝UIt =W＋Q)
电热的利用和防止
电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡 用来加热
电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
电热的利用和防止
电热的危害
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。
三、本课小结
通过本节课，你学到了什么？
一、电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
二、影响电流热效应的因素
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。
三、焦耳定律
Q = IRt

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