资源简介

《焦耳定律》教案
设计理念
　　本课设计中体现：从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，并注重多种方式进行科学探究，激发学生学习兴趣，培养良好的思维习惯。
　　结合教学内容，将公式P＝I2R的呈现做了处理，用阅读探究的方式出台，并以“探究卷”为桥，完成本次课教学内容。
　　教材简析与处理
　　《电和热》是初中物理（八年级下册）第 ( http: / / www.21cnjy.com )八章第四节的内容。本节的主体内容是在电流相同时，电能转化成热时的功率与电阻成正比。编者的实施建议是根据生活现象发现问题，学生通过实验探究结论，最后将结论应用于生活中，体现从生活走进物理──再从物理走进社会这一新课程的基本理念。
　　尊重编者的建议，结合学生实际，对教材做如下处理：
　　第一环节：打开探究之门。
　　教师组织学生观察电炉，电热饼通电时发生的现象，并说出启示，提出问题。
　　第二环节：探究与发现
　　通过实验探究，在电流相同时，电能转化成 ( http: / / www.21cnjy.com )热时的功率跟导体电阻的定性关系；再通过阅读探究：电热功率P与导体的电阻R及通过的电流I之间的关系式。
　　第三环节：应用与创新
　　用结论解答课前实验现象，继而再观察多媒体的两个演示实验，根据结论判断实验现象，并加以解释，最后将结论应用于生活。
　　第四环节：拓展与延伸
　　让学生用挑剔的眼光看待生活中的应用有哪 ( http: / / www.21cnjy.com )些丕合理的地方，提出改进意见。并对课堂中一直控制的另一个变量电流I，设计实验进行探究，即对于同一个用电器热功率P与电流I的关系探究，使课堂得以延伸……
　　教学目标
　　一、知道电流具有热效应，知道在电流相同的条件下，电能转化成热时功率跟导体的电阻成正比。
　　二、通过实验，探究电流的热效应跟电阻大小的关系。
　　三、领悟从生活走进物理，将物理应用于生活这一课改基本理念。
　　教学准备
　　电池组、带蜡油的铅笔芯、带蜡油的铜丝、导线、“探究卷”、课件。
　　重点：在电流相同时，电能转化成热时的功率跟导体的电组成正比。
　　难点：P＝I2R解决实际问题。
　　关键：做好探究实验，认识现象。
　　教学流程
　　一、导入（5分钟）
　　师语：请同学观察通电的电炉和电热饼，回答它们工作时能的转化。
　　学生：电能转化成热能。
　　师语：请仔细观察，谈谈你的“发现”，并提出一个值得思考的问题。
　　学生：可能的发现和提问（摘选）
　　1．电阻丝很快地发红，电热饼也很快地热起来，而与之相连的导线却不太热。
　　2．为什么电阻比热得发红，而导线几乎不热。
　　（若学生没有“发现”，则提示用手触摸电热饼、导线，“发现”问题）
　　师语：结合2引申：探究课题──在电流相同时，电流通过导体产生热效应与电阻有什么关系？
　　（“导入”中注重“从生活走向物理”）
　　二、探究与发现（15分钟）
　　1．实验与发现
　　目的：探究在电流相同时，电流的热效应与电阻的关系。
　　过程：学生根据所给器材操作（参考装置图如下）
　　学生：根据钢丝和铅笔芯上的蜡油熔化的快慢，推断在电流相同的条件下，电热功率P与电阻R的定性关系。
　　发现小结；在电流相同时，电阻越大，产生的热功率越大。
　　2．阅读与探究
　　目的：了解电热功率P与电流I及电阻R的关系。
　　过程：组织学生阅读材料，并分析数据，得出热功率P与电流I及电阻R的关系式。（附阅读卷）
　　小结关系式：P＝I2R
　　师再引导：由P＝UI、U＝IR推导P＝I2R，根据关系式，用语言描述热功率P与电阻R的关系。
　　探究结论：在电流相同时，电能转化为热时的功率与导体的电阻成正比。
　　（此教学目的，一是放手让学生进行知识总结，突破P＝I2R这一教学难点；二是学会阅读探究方法）
　　三、应用与创新（20分钟）
　　目的：用刚刚得到的结论去解释开课时的实验现象
　　（教师给出提示语，学生填相关知识）
　　1．过程：以探究卷形式让学生解答实验现象。
　　师：多媒体大屏幕演示实验
　　生：应用结论指出实验应出现的现象，并加以解释。
　　2．将结论应用于生活：
　　师请：请你回忆一下，生活中和许多产业中，哪些场合用到了电热器，请说出两个场景，及包含的物理原理。
　　生：联想。
　　师语：利用电热器加热时，我们采用什么办法把热量散发出来。
　　生：交流，解决问题。
　　师语：哪些场合用电器通电时发热，但我们并不希望它们发热？我们采用什么办法降低它的温度？
　　生：交流，解决问题。
　　师语：若用挑剔的眼光看待被研究的问题，关于这两方面，你有什么改进意见。
　　生：交流、评估，教师做总结性发言。
　　（教师赠语：科学靠我们发现、探究、改进──科学永无止境）
　　（此环节教学目的有三， ( http: / / www.21cnjy.com )一是培养学生联想、解决问题的能力；二是培养学由评估能力；三是培养学生另一种探究思维程序；通过阅读得出结论→根据结论解释某些现象→再将此结论应用于生活中小问题做创造性改进、发展）
　　四、小结与延伸（5分钟）
　　1．师生共同构建知识结构
2．通过多媒体课件给出生活中电热危害的 ( http: / / www.21cnjy.com )实例，学生课后分析原因，找出防止危害的办法；课后设计实验探究电热功率P与电流I之间的关系，要求说出所需要的物品，并画出电路图。
　板书设计18.4《焦耳定律》
电流的热效应
焦耳定律：
电热的利用和防止
1．实验表明，电流通过导体产生的热量跟 ( http: / / www.21cnjy.com ) 成正比,跟导体的 成正比,跟 成正比.这个规律叫做焦耳定律.可以用公式 表示．
2．电流通过导体时________能转化成________，这个现象叫做___________．
3．一个电热器接在3 V的电源上，5 ( http: / / www.21cnjy.com )min内产生的热量是90 J，则这个电热器的电阻是________，通过它的电流是________A，如果通过这个电热器的电流是原来的2倍，则5 min内它产生的热量是________J．
4．电流通过电烙铁，电能转化为__ ( http: / / www.21cnjy.com )______能，电流通过电风扇，电能转化为________能，给蓄电池充电，电能转化为________能．
5．甲、乙两个电热器在相同的电压下产生相 ( http: / / www.21cnjy.com )同的热量，甲的通电时间是乙的2倍，那么甲电热器电阻是乙的________倍，甲电热器的功率是乙的_____ 倍．
6．电热既有有利的一面，也有不利的一 ( http: / / www.21cnjy.com )面．家里的________、________、________都是利用电热的例子，而电视机后盖有很多孔，就是为了________；电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，也是为了________．
7．一位同学家某天电能表示数为1836 ( http: / / www.21cnjy.com )．5 kW·h，他家有40 W的灯4盏，每盏灯的电阻是________Ω，30 W的收录机一台，收录机的电阻是________Ω，这些用电器同时工作时的工作电流为________A，平均每一天用电4 h，一个月后（30天计），共用电________kW·h，此时电能表示数应为_______ _kW·h，若每度电费是0.55元，则应付电费________元．
8．一只标有“220 V 5 ( http: / / www.21cnjy.com ) A”的电能表，可以用在最大功率为________W的家庭电路中，现有额定电流为1 A、5 A、10 A的三种保险丝，这个电路应选用________A保险丝，如果在电能表所允许的最大电流下工作2 h，这个电流消耗________kW·h的电能．
9．下列用来防止电热危害的物体是（ ）
A．供取暖用的电褥子 B．电暖器的散热片
C．电熨斗的金属外壳 D．电视机上的散热窗
10．一个电热器接在电压为10 V的电源上，电功率为10 W，那么（ ）
A．这个电热器的电阻等于10 Ω
B．通过这个电热器的电流等于10 A
C．每1min这个电热器消耗的电能是10 J
D．每1min这个电热器产生的热是10 J
11．在研究电热跟哪些因素有关的实验中 ( http: / / www.21cnjy.com )，为了比较电流通过两段不同的金属丝产生的热量跟电阻的关系，实验时，应保持相同的物理量是（ ）
A．通过它们的电流和加在它们两端的电压
B．通过它们的电流和加在它们的电阻
C．通过它们的电流和通电时间
D．通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间
12．某课外小组自制了一把电烙铁，它的额定电压为220 V，正常工作的电流为0.2 A，该电烙铁的额定功率是（ ）
A．110 W B．1 100 W C．44 W D．4.4 W
13．对于家庭电路来说，接入电路的总电阻和电路消耗的总功率的情况是（ ）
A．开亮的灯越多，总电阻越大，总功率越大
B．开亮的灯越多，总电阻越小，总功率越小
C．开亮的灯越少，总电阻越大，总功率越小
D．开亮的灯越少，总电阻越小，总功率越大
14．甲、乙两个用电器，串联后接在某一电路 ( http: / / www.21cnjy.com )上，在相同时间内，电流通过甲用电器消耗的电能比乙用电器消耗的电能多，则甲、乙用电器相比较是（　　　）
A．R甲>R乙 B．R甲C．R甲=R乙 D．无法判断
15．电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连接的输电导线却不太热，这是因为（　　　）
A．通过电炉丝的电流比较大　　　　　　　　B．电炉丝的电阻比较大
C．以上两种说法都对　　　　　　　　　　　D．无法确定
16．下列家用电器中不属于电热器的是（ ）
A．电饭锅 B．电熨斗 C．电风扇 D．电烤箱
17．一用电器标有“6 V ( http: / / www.21cnjy.com ) 3 W”的字样，用电流表测得此时通过它的电流是300 mA，则1 min内该用电器实际消耗的电能是（ ）
A．180 J B．108 J
C．1.8 J D．64.8 J
18．电风扇、电烙铁和电动机上都标有“220 V 60 W”字样，它们都在额定电压下工作相同时间，产生热量多的是（ ）
A．电风扇 B．电烙铁
C．电动机 D．一样多
１．如图8-8所示，是研究“电流的热效 ( http: / / www.21cnjy.com )应跟电阻大小的关系”的实验电路图．两个烧瓶盛着等量的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶甲中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶乙中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．请完成这个实验：
（1）请你用笔画线作导线，帮他完成电路．
（2）这样连接的目的是____________．
（3）实验过程中可以观察到甲瓶中温度计的示数小于乙瓶中温度计的示数，这表明____________．
图8-8
1．某电炉上标有“220 V ，1 0 ( http: / / www.21cnjy.com )00 W”的字样，把它接在220 V的电路中，则该电炉正常工作1 h，产生多少热量？电炉丝的电流是多少？电炉丝的电阻是多少？
2．下表是我国市场上某种双桶洗衣机所用电动机的工作参数．该洗衣机在额定电压下工作时，求：
名称 额定电压（V） 频率（Hz） 额定电流 电阻（Ω） 转速（r/min）
洗涤电动机 220 50 0．5 20 1370
脱水电动机 220 50 0．8 18 1370
（1）洗涤电动机和脱水电动机同时转动时，通过洗衣机电源线的电流是多大？
（2）分别求出洗涤电动机和脱水电动机工作时的电功率？
（3）某次洗衣服时，洗涤时间为11 min，洗涤电动机按图8-9所示的程序进行工作，求本次洗衣共消耗了多少电能？
图8-9
参考答案
基础运用
1.电流的二次方、电阻、通电时间、Q = ( http: / / www.21cnjy.com )I2Rt； 2.电、热、电流的热效应；3. 30Ω 、0.1、360；4.热、机械、化学 5. 2、0.5；6.电热水器、电饭锅、电熨斗、通风散热、降温. 7. 1210、1613、0.86、22.8、1859.3、12.54；8.1 100、5、2.2；9.D 10.A 11.C 12.C 13.C 14.A 15.B 16.C 17.D 18.B
能力拓展
1.（1）如图答-14 ；（2）让甲、乙两电阻通过的电流相等；(3)在相同时间内，电阻较大的导体在一段时间内产生的热较多.
图答-14
探究创新
（1）3.6×106J；（2）4.55A ；（3）48.4 Ω
（1）1.3 A；（2）110 W、176 W；（3）6.27×104J
基础运用
课标引领
能力拓展
探究创新18.4《焦耳定律》
【要点归纳】
1．流的热效应：电流通过导体时电能要转化成热，这个现象叫电流的热效应。
2．效应跟电阻大小的关系：在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比，即P＝I2R。
3．电热的利用和防止：生活中有许多 ( http: / / www.21cnjy.com )地方要用到电热，如电热水壶、电饭煲、电熨斗等，它们都是利用电热的原理来工作的。生活中也有许多地方要防止电热，如电动机、电视机等，它们在工作时，电流通过这些电器会产生热量升温，而影响电器的使用，甚至烧坏，所以必须采取措施散热。
【学法指导】
电流热效应跟电阻、电流、电压的关系：
P＝I2R表明电能转化成电热的功率与导体的电阻和通过的电流有关，当电流一定时，功率与电阻成正比；当电阻一定时，功率与电流的平方成正比。
根据欧姆定律I＝U/R，代入上式 ( http: / / www.21cnjy.com )可得电流热效应的功率推导式P＝U2/R，表明电能转化成电热与加在电阻两端的电压有关，当电压一定时，功率与电阻成反比；当电阻一定时，功率与电压的平方成正比。所以不能简单地说电功率与导体的电阻成正比或成反比。
【能力拓展】
电热器：（1）原理：利用电流的热效应工 ( http: / / www.21cnjy.com )作；（2）主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率较大、熔点高的合金丝绕在绝缘体材料上制成的；（3）优点，清洁卫生，没有环境污染，热效率高，可以方便控制和调节温度。
你学会了这些知识吗？
1.华通过学习得到以下结论，你能帮他填写完整吗？
（1）电流通过导线时，导线发热是 能转化为 能。这种现象叫 。
（2）常见的电热器有 、 、 等。
（3）在研究电流的热效应与哪 ( http: / / www.21cnjy.com )些因素有关的实验中，铜丝与镍铬合金丝是 联的，因此通过的 相等。在通电时间相同的情况下 产生热量更多，从而得出结论。
（4）在炎热的夏天，电视机连续 ( http: / / www.21cnjy.com )使用较长时间后，要停一会，但如果长期停止使用，隔一段时间要通电一次。这是因为 在起作用，前者是为了 ，后者是为了 。
（5）标有“220V 40W ( http: / / www.21cnjy.com )”电热器安装在220V的电路中，工作100s后，所消耗的电能是 J，通过电热器的电流是 A，产生的热量是 J。
2．请你选出你认为正确的一项
（6）下列电器中，不属于电热器的是【 】
A．电饭锅 　　 B.电熨斗
C.电风扇 　　 D.电烤炉
（7）家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为【 】
A.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大
B.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小
C.电炉丝两端电压比连接导线两端电压小
D.电炉丝的电阻比两节导线的电阻大
（8）下列情况中防止电热危害的是 【 】
A.电视机背后有散热窗
B.家电长时期不使用，隔一段时间要通电一次
C.家庭电路一般安装自动保护装置，电流过大时自动切断电路
D.大型爆破工程用电热引发炸药
（9）下列关于电热说法中正确的是 【 】
A.电热器的发热是熔点高电阻率大的电阻丝
B.电炉、电烙铁、电熨斗都不是电热器
C.电热的作用都是积极可利用的
D.电阻越大产生的功率越大
（10）一台“22 ( http: / / www.21cnjy.com )0V 60W”电扇，一只“220V 60W”的白炽灯，一只“220V 60W”电热器同时接在220V的电压下，相同时间内产生的热量【 】
A．电扇最多 B.白炽灯最多
C.电热器最多 D.它们一样多
3．请分析回答下列问题
（11）一只电炉，电炉丝的粗细不均匀，那么它在工作时，在相同的时间内，长度相同的粗细两部分产生的热量的多少是否相等？为什么？
（12）如图7-4-1是一个 ( http: / / www.21cnjy.com )电热毯的电路示意图，R0是电热毯中的电阻丝，R是与电热毯电阻丝串联的电阻。电热毯上标有“220V 100W”的字样，S是控制电热毯处于加热状态或保温状态的开。
图7—4—1
①用学过的公式推理说明开关S断开时，电热毯是处于加热状态还是保温状态
②若在保温时电流通过电阻丝R0时,每分钟有60J的电能转化为热能，电阻R的阻值应是多大？
你能完成这些实验吗？
（13）小宇同学按如图7 ( http: / / www.21cnjy.com )-4-2所示的装置，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。
图7—4—2
①闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是 。
②一段时间后，可观察到A瓶中温度计的示数 （填“大于”、“小于”或“等于”）B瓶中的温度计的示数。
③由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻越大，产生的热量 。
体验下列探究活动
（14）小宇同学在学习的过程 ( http: / / www.21cnjy.com )中，知道了科学探究的一般过程是：①提出问题；②作出猜想（假设）；③设计实验；④收集分析数据（证据）；⑤得出结论与解释。
一天，小宇的同学的妈妈不在家，他 ( http: / / www.21cnjy.com )用电饭煲自己烧饭，烧饭时，他想到了一个问题：电饭煲和电线流过相同的电流，电饭煲中的电热板发热而电线几乎不发热。请你根据这一现象提出一个研究课题，并完成如下探究报告。
探究课题：
假设与猜想：
设计实验并进行实验：
①实验器材：
②在方框中画出电路图
实验步骤（略）
分析与论证：如果猜想正确，则在刚才的实验中，会看到 。
评估：你还能提出的研究课题是 。
参考答案：
1．（1）电 热 电流的热效应 （2）电烙铁 电熨斗
电饭煲 （3）串 电流 镍 ( http: / / www.21cnjy.com )铬合金 （4）电流热效应 散热 利用电热驱潮 （5）4.0×103 0.18 4.0×103 （6）C （7）D （8）A （9）A （10）C （11）长度相同的细部分产生的热量多，因为根据P=I2R，在电流相同的条件下，电能转化成热时，电功率跟导体的电阻成正比。长度相同的电炉丝，细部分的电阻大于粗部分的电阻，故产生的热量多。 （12）①保温状态②4356Ω （13）①相等 ②小于 ③越多 （14）探究课题：电流产生的热量和电阻大小的关系；假设与猜想：电阻越大，电流产生的热量是否越多；实验器材：长度和横截面积相同的电阻丝和铜丝，电源，导线，火柴；电路图：略；分析与论证：与电阻丝接触的火柴头会燃烧；评估：两根相同的电阻丝串联与并联所产生的热量相同吗？

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