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第四节 科学探究：电流的热效应
第十六章 电流做功与电功率
物理观念
1.知道什么是电流的热效应；
2.知道电热与导体中的电流、导体的电阻和通电时间的关系；
3.了解焦耳定律，并会应用焦耳定律计算电热问题；
4.会应用焦耳定律解释说明生产和生活中的有关电热问题。
科学思维
1.通过探究实验进行科学推理，分析得出电热的影响因素；
2.培养学生运用电热的知识分析解决实际问题的能力。
科学探究
1.经历电热影响因素的探究过程，掌握探究的思路和方法；
2.进一步熟悉应用转换法和控制变量法进行科学探究，培养科学探究能力。
科学态度与责任
1.关注生活、生产中电热的应用和防止，培养关注生活与环境的意识；
2.尝试对防止电热危害以及对应用电热造福人类问题发表自己的见解，树立个性化的生活观念。
难点
重点
将“220 V 100 W”的白炽灯泡接入电路，闭合开关，电灯发光。
让一名学生上前用手触摸灯泡和连接灯泡的导线，有何感觉？
演示实验
灯泡发烫，导线不怎么热。
电暖器取暖
使用电的过程中，电热可以利用，也可能会带来灾害。
空调暖风机取暖
用电不善和线路老化引起火灾
给电炉通电，观察电炉丝上发生的现象，同时观察连接电炉的导线有何现象？
电流通过导体时，导体上常常会引发一些现象。人们依此认知导体中有电流的存在，这些现象就是电流的效应。比如：导体中有电流通过时，导体周围会产生磁场（这点不久我们就要学到），这是电流的磁效应；电流通过某些物质的溶液时，溶液导电，并在液体中发生化学变化，这种现象就是电流的化学效应；导体中有电流通过时，导体就会发热，有热量产生，这是电流的热效应。
任务一、认识电流热效应
电暖气、电热器、电饭煲，通电后能量是如何转化的？
电流的热效应就是电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
电能转化为内能
任务一、认识电流热效应
给电炉通电，电炉丝热得发红，用手触摸连接导线却不怎么热。
（1）连接电炉丝的导线和电炉丝是怎样连接的？
（2）通过电炉丝和导线的电流有怎样的关系？
（3）电炉丝热得发红，为什么连接的导线却不怎么发热呢
交流与讨论
猜想：电流产生的热量与哪些因素有关
任务二、探究电流热效应的影响因素
（1）为了探究电流产生的热量可能与通电时间、电流、电阻有关，我们需要用到什么探究方法？
制定计划与设计实验方案
控制变量法
任务二、探究电流热效应的影响因素
（2）探究电热与电阻的关系时，需要保持通电时间、电流不变，
改变电阻。如何保持电路中的电流不变呢？怎样改变电阻？
制定计划与设计实验方案
需要选取阻值不同的两根电阻丝，使它们串联。
任务二、探究电流热效应的影响因素
（3）实验中电流产生的热量如何被我们感知？我们通过观察什
么就能比较电流产生热量的多少？这是什么方法？
制定计划与设计实验方案
实验中利用电阻丝加热一定质量的煤油，通过电流做功把电能转化为内能，向外放出热量，使煤油温度升高。我们通过观察煤油温度变化的大小，就能比较电流产生热量的多少。转换法。（前提是煤油的质量和初温都相同）
任务二、探究电流热效应的影响因素
（4）实验器材有那些？
制定计划与设计实验方案
学生电源、阻值不同的两段电阻丝、1个电流表、1个滑动变阻器、开关、导线、2个装有等质量煤油的广口瓶、2支温度计、停表等。
任务二、探究电流热效应的影响因素
探究1：探究电流产生的热量与通电时间的关系
进行实验与收集证据
结论：对同一电阻丝，在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，煤油的温度越高，电流产生的热量越多。
任务二、探究电流热效应的影响因素
探究2：探究电流产生的热量与电流大小的关系
进行实验与收集证据
结论：在通电时间和电阻大小相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越高，电流产生的热量越多。
任务二、探究电流热效应的影响因素
探究3：探究电流产生的热量与电阻的关系
进行实验与收集证据
结论：在电流大小相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越高，电流产生的热量越多。
任务二、探究电流热效应的影响因素
电热的影响因素的定性规律：
进行实验与收集证据
电流通过导体时产生的热量与通电时间、电流和电阻有关，通电时间越长、电流越大、电阻越大，电流产生的热量越多。
任务二、探究电流热效应的影响因素
1.焦耳定律的内容：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：
3.单位：
Q＝I2Rt
J、A、Ω、s
任务三、认知焦耳定律
学以致用
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
导线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉丝的电阻比导线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I Rt可知，在相同时间内电流通过电炉丝产生的热量比通过导线产生的热量多，因此电炉丝热的发红而导线却不热。
焦耳定律公式Q=I2Rt和电功推导公式W=I2Rt非常的相近，那么电功与电热之间有着怎样的内在关系和区别呢？
电流通过任何用电器产生的热量都可以用焦耳定律Q=I2Rt来计算。
1.电流通过任何用电器产生的热量都可以用焦耳定律
Q=I2Rt来计算吗？
任务四、理解电功与电热的关系
焦耳定律公式Q=I2Rt和电功推导公式W=I2Rt非常的相近，那么电功与电热之间有着怎样的内在关系和区别呢？
电热与电流做功或者消耗的电能不一定相等。
2.用电器产生的热量都与电流做功或者消耗的电能相等吗？
任务四、理解电功与电热的关系
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，这种电路就是纯电阻电路。比如：电暖器、电饭锅、电炉等。
当用电器工作时，消耗的电能部分转化为内能，部分转化为其他形式的能时，则电功大于电热，即W＞Q，这种电路就不是纯电阻电路。比如：电动机、电风扇等。
电功与电热：纯电阻时W＝Q；非纯电阻时W＞Q。
任务四、理解电功与电热的关系
共识
任务四、理解电功与电热的关系
随讲随练
某电动机上标有“220 V，2 A”字样，它的线圈电阻为5 ，当它正常工作 1 分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能：W总=UIt=220 V×2 A×60 s=26 400 J；
线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2 A)2×5 ×60 s=1 200 J；
得到的机械能：W机=W总-Q=26 400J-1 200J=25 200 J。
利用电热的用电器
给电炉通电，电炉丝变红发烫，但连接电炉的导线没有电炉丝那么红、那么烫，为什么？
电热为人类造福的同时，也会给人们带来的灾难，比如充电器引起的火灾等，必须防止。
任务五、知道电热的应用与防止
科学探究电流的热效应
焦耳定律
电热与电功
电热器
电流的热效应—电流通过导体时，电能转化为内能的现象
内容
公式：Q=I Rt
电能全部转化为内能，Q＝W，即Q＝W＝UIt＝I2Rt
电能部分转化为内能，W >Q
电流通过导体时，_______能转化为_________能，这种现象叫做电流的热效应。
实验证明，电流通过导体时产生的热量跟__________________成正比，跟导体的_______成正比，跟___________成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式表示为______________。
一个电阻丝的阻值是100 Ω，通电100 s，导体中的电流是2 A，电流产生的热量是___________J。
电
内
4×104
电流的二次
电阻
通电时间
Q=I2Rt
如图所示，将两根电阻丝R1、R2分别插入装有等质量煤油的甲、乙两个烧瓶中，串联后接入电路中，若R1:R2＝2:3，通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比是（ ）
A.2:3 B.3:2 C.4:9 D.9:4
A
1.作业本作业：完成对应练习
2.实践性作业：课下进行家用电热器的使用调查，了解电热在家庭生活中的作用。

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