资源简介

《18.4 焦耳定律》
教案
一、教学目标
1．知识与技能。
①知道电流的热效应。。
②在观察实验的基础上引出焦耳定律。
③理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。
④知道电功和热功的区别和联系
2．过程和方法。
①知道科学研究中常用的等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。
②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。
③通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。
3．情感、态度和价值观。
①通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣。
②在学习的过程中，渗透辩证唯物主义的思想。
二、教学重点
①通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。
②焦耳定律
三、教学难点
组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论。
四、教学教具
开关、电、导线、滑动变阻器、电炉、电熨斗、焦耳定律演示器。
教学过程
一、创设情境，引入课题
同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电能变成热能的例子.
教师出示一些电器的图片，让学生观察，提出问题：
（1）比较它们有何不同？
（2）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？
（3）电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？
（4）电能在转化为其他形式能的时候，为什么都要发热？影响它们发热的因素是什么？
（5）它们发热时有什么规律？
学生活动：观察、思考、讨论回答问题。并引入新课
引入新课：第十八章 电功率 第4节 焦耳定律
二、进行新课
（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。
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
电暖气 电饭锅 电热孵卵器 电热毯等。
想想议议
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
猜想与假设
1、可能与导体电阻大小有关
电阻越大，电流热效应越大
2、可能与电流大小有关
电流越大，电流热效应越大
3、可能与通电时间长短有关
通电时间越长，电流热效应越大
设计实验
讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
讨论2、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫转换法。
实验原理：利用气体的热胀冷缩。
实验器材：两个透明容器中密封着等量的空气，容器中各有一段电阻丝，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而得出电热的多少。
实验装置：
(
R
1
=5Ω
) (
R
2
=10Ω
)实验1：研究电热与电阻关系
结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
实验2：研究电热与电流关系
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结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
焦耳英国物理学家。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。他的研究为能量守恒定律奠定了基础。
焦耳定律内容：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。
热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可表示为：
Q = I2Rt
电能与电热的关系
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．当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电动机的机械能：电能转化为机械能，W>Q
例题
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电两端，在 5 min内共产生多少热量
解：电阻丝中的电流：
5min电热丝产生的热量：
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 Ω×300 s = 6 480 J
想想议议
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
电热的利用和防止
电热的利用
用来加热 电热孵卵器
电热器：用电来加热的设备。
电热器的发热体：电阻大、熔点高
工作原理：电流热效应
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。
电热的危害与防止
防治方法：散热窗、散热片、散热风扇、通风等
三、课堂小结
四、布置作业
动手动脑学物理：（1）（2）（3）（4）

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