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第6节 电能（第5课时）
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
⑨通过实验探究，知道影响电流热效应的因素。
【教学目标】
1.科学观念:.知道电热器的制作原理是电流的热效应；会描述焦耳定律的内容。
2.科学思维:能应用其解释相关现象；应用焦耳定律公式计算用电器产生的热量。
3.探究实践:用控制变量法研究影响电热因素。
4.态度责任:通过电热器的广泛使用,体会电能在生活和生产中的重要价值。
【教学思路】电热器是根据电流的热效应制造的一种用电器,电热器的主要结构是发热体,制作发热体的材料要求熔点高、电阻率大。本节课研究的主要内容是电热器产热的多少与电流、电阻和通电时间的关系,焦耳历经多年通过大量的实验总结出焦耳定律——Q=I2 Rt。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 夏天，你使用电驱蚊器吗？冬天，你使用电取暖器吗？平时，用电热壶烧开水。这些用电器工作时都会发热。 用电不当，容易引发火灾。 你知道它们的工作原理吗？ 从生活中电热器和常见现象引入课题，能激发求知欲。
电流的热效应 [情景展示1] [问题探究] 你知道以上各种用电器的工作原理吗 [思考交流] [归纳提升] 它们的工作原理是电流的热效应,即电流通过各种导体时,会使导体的温度升高。这种现象叫作电流的热效应。从能量的转化来看,电流通过导体发热的过程实质是电能转化为内能的过程。 [问题探究] 电流的热效应有什么利和弊？ [思考交流] [归纳提升]利：制成加热设备，如电热器；弊：引发火灾、影响功效、损耗电能等。[情景展示1] [问题探究] 通过观察图片,你能提出什么与电热有关的问题 [思考交流] [归纳提升] 为什么电流通过电暖器时,电阻丝会热的发红,而与之串联的导线却不怎么热呢 多举生活中的电热器。
探究影响电热的因素 [情景展示] [问题探究] 电热跟哪些因素有关 [实验探究] 1．将 2 根电阻丝串联在电路中，标出 2 根玻璃管内液面的位置。 2．闭合开关，记下电流表的读数：__________。 3．经过一段时间后，标出 2 根玻璃管内液面的位置。 4．比较 2 根玻璃管内液面上升的高度，可以推测得出：当电流相等时， 电阻越大，电流产生的热量越 __________。 5． 当 2 根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值， 闭合开关，记下电流表的读数：___________。 6．经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。 7．与上次该玻璃管内液面上升的高度相比，可以推测得出：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越 __________。 [归纳提升] Q跟I、R、t有关。①电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热越多。②电阻和通电时间相等时， 电流越大，电流产生的热越多。③电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热越多。 引导学生利用提供的器材设计实验，巩固控制变量法和转换法在科学探究中的运用。
焦耳定律 关于电热问题的分析与计算 1840年，科学家焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流和电阻时的水温。通过实验发现：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。 这个规律最先是由英国科学家焦耳发现的，叫做焦耳定律。 焦耳定律可以用以下的公式表示：Q = I2Rt [情景展示] [问题探究]电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？ [思考交流] [归纳提升]电吹风：W=Q+W机；电熨斗：W=Q。电熨斗将电能全部转化成了内能。 [问题探究]电功与与电热的关系（W与Q的关系） [思考交流] [归纳提升]①电能没有全部转化为内能（非纯电阻电路）时，W=UIt 求得总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得内能。②电能全部转化为内能（纯电阻电路）(电热器电路)时，W = Q=Pt=UIt =U2t/R=I2Rt [情景展示] [问题探究] 结合图片所示电路,你能总结电热的相关计算公式吗 [思考交流] [归纳提升] Q=W=UIt=I2Rt=,这三个公式都可以计算纯电阻电路的电热和电能。计算非纯电阻的电热只能用Q=I2Rt。两种电路中计算公式不同是因为非纯电阻电路的电能主要转化为其他形式的能。 在纯电阻电路中求热量和电功的公式是通用的。 　计算时要注意各量的关系和步骤的规范性
课堂小结
板书
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第6节 电能（第5课时）
考试这样考
题型一　电流的热效应
角度1：生活中的电热器
1.图中用电器主要利用电流热效应工作的是 (　　)
A.电饭锅 B.电视机 C.抽油烟机 D.洗衣机
角度2：电热器的能量转化
2.下列用电器正常工作时,在相同的时间内产生热量最多的是 (　　)
A.“220 V　60 W”电风扇 B.“220 V　60 W”日光灯
C.“220 V　60 W”电热器 D.一样多
类型二　影响电热的因素的实验探究
3.在“探究影响电流热效应的因素”的实验中:
（1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系,小明设计了如图甲所示装置,在烧
瓶内安装一根电阻丝,并插入一支温度计,该实验通过比较　　 　,来判断相
同时间内不同电流产生的热量多少。下面的探究实例中,也是采用这种研究方法的
是　　 (填字母)。
A.探究电流与电压、电阻的关系 B.用总电阻表示同一段电路中串联的两个电阻
C.探究影响动能大小因素的实验中,小球的动能大小通过木块被推动的距离来比较
（2）有关实验中烧瓶内的液体,小明选择了煤油而不是水,这样选择的理由是 　。
（3）小明先测量烧瓶内液体的温度后,闭合开关,通电30 s再测量烧瓶内液体的温度,得
到温度的升高量填入表中,然后移动滑动变阻器的滑片改变电流大小,重复上述操
作,获得第二组数据(见下表)。
实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃
1 0.3 30 10 1.5
2 0.6 30 10 6.0
由此得出:同一导体,在通电时间相等时,电流越大,其产生的热量　　　　。
（4）若要探究电流通过电阻产生的热量与电阻的关系,可选择图乙中　　　　(填“A”
或“B”)烧瓶中的电阻与图甲中的烧瓶电阻　　　　(填“串联”或“并联”)。(三
个烧瓶中的液体质量相等)
类型三 焦耳定律
3.某兴趣小组想要利用风扇、发热电阻等元件，制作一个有低温挡和高温挡的暖风机，设计了发热部分的两种电路，如图甲、乙所示。
甲 乙
（1）图甲中，当开关S闭合、S1断开时，R1和R2的连接方式是________，此时处于________
挡工作状态。
（2）若选用图乙所示电路，电源电压为24伏，想要实现发热电阻R3的电功率为120瓦，
则选用R3的阻值应为多少？
（3）按图乙电路制作的暖风机高温挡的总功率为200瓦，在高温挡工作600秒，暖风机
所消耗的电能是多少？
能力提升训练
1.如图所示是探究“电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关”的实验装置。两个透
明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说
法正确的是(　　)
A.甲实验是为了研究电流产生的热量与电压的关系
B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热
量更多
C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电流的关系
D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大
2.便携式无线加湿器，让你随时随地实现加湿自由。某品牌便携式无线加湿器，通过旋转开关S接触不同触点，实现高、低两个档位的转换，其简化的工作电路如图所示，铭牌上的部分参数如下表。完成下列问题：
项目 参数
工作电压（V） 20
低档位功率（W） 5
高档位功率（W） 10
（1）旋转开关S接触“bc”两触点时，加湿器处于________档位；
（2）加湿器低档位工作时，电路通过的电流多大？
（3）加湿器高档位工作6小时，将消耗多少电能？
参考答案
考试这样考
1.A 2.C
3.(1)温度计的示数变化　C　(2)煤油的比热容小,吸收相同的热量,温度变化比较大
(3)越多　(4)B　串联
4．（1）串联　　低温
（2）解：根据P＝UI得：
通过R3的电流：I1＝＝＝5安
电阻R3的阻值：R3＝＝＝4.8欧
答：选用R3的阻值应为4.8欧。
（3）解：暖风机消耗的电能：
W＝Pt＝200瓦×600秒＝1.2×105焦
答：暖风机消耗的电能是1.2×105焦。
能力提升训练
1.C
2.(1低挡位．(2)0.25A．(3)2.16×105J
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第6节 电能
（第5课时）
浙教版 九年级上
教材解析
【核心概念】
4.能的转化与能量守恒
【学习内容与要求】
4.1 能的形式、转移与转化
⑨通过实验探究，知道影响电流热效应的因素。
电热器是根据电流的热效应制造的一种用电器，电热器的主要结构是发热体，制作发热体的材料要求熔点高、电阻率大。本节课研究的主要内容是电热器产热的多少与电流、电阻和通电时间的关系，焦耳历经多年通过大量的实验总结出焦耳定律——Q＝I2 Rt。
创设情境
夏天，你使用电驱蚊器吗？冬天，你使用电取暖器吗？平时，用电热壶烧开水。这些用电器工作时都会发热。
用电不当，容易引发火灾。
你知道它们的工作原理吗？
探究实践
电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
电热器的原理：电流热效应。
电热毯
电熨斗
电饭煲
电热壶
各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的:
探究实践
思考与讨论
1．还有哪些用电器是利用电流的热效应工作的？
2．电流的热效应有什么利和弊？
电热水器
电烙铁
电炉
电饼铛
利：制成加热设备，如电热器
损耗电能等
弊：引发火灾、
影响功效、
电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢？
探究实践
电流通过导体产生的热的多少跟哪些因素有关呢？请根据生活经验提出你的猜想：
B、同一电热器，通电时间越长，发热越多。
C、电热丝热的发红，而导线却几乎不发热。
A、电热器通电发热，不通电不发热。
可能与电流有关，I 越大，Q越大
可能与时间有关，t 越大，Q越大
可能与电阻有关，R越大，Q越大
【猜想与假设】
探究实践
【设计实验方案】：
3.产生的热量大小如何反映？
A、保持I、t一定，探究Q与R的关系
B、保持R、t一定，探究Q与I的关系
1.实验需采用哪种研究方法？
物体受热升温
物体受热膨胀
2.实验中需要哪些实验器材？
2 只烧瓶内装有煤油，
瓶塞上各插1 根玻璃管，
瓶内各装1 根阻值不同的电阻丝R甲和R乙。
电源、电流表、开关、滑动变阻器、导线。
（控制变量法）
（转化法）
液柱上升的高度
探究实践
【进行实验，收集证据】：
保持 一定，探究Q与R的关系。
电阻的大小和液柱上升的高度
【课题1】
【对比】 。
I、t
【结论1】通过电热丝的 相同时，电热丝的电组
越　　　，电热就越　　　。
多
大
电流和通电时间
探究实践
保持 一定，探究Q与I的关系
【课题2】
电流表的示数和液柱上升的高度
【对比】 。
【结论2】电热丝的 相同时，通过电热丝的电
流越　 ，电热就越　　　。
多
大
电阻和通电时间
R、t
【进行实验，收集证据】：
探究实践
根据我们的生活经验，同一电热器，通电时间越长，发热越多。
【实验结论】
③电流和电阻相等时，通电时间越长，电流产生的热越多。
①电流和通电时间相等时，电阻越大，电流产生的热越多。
②电阻和通电时间相等时， 电流越大，电流产生的热越多。
探究实践
1.实验用煤油为被加热的材料有什么好处？为什么？
没有不导电，煤油的比热容小，温度变化明显。
【实验反思】
2.在探究Q与R的关系时，采用串联电路有什么好处？
保持电流和通电时间不变
4.在探究Q与I的关系时，“减小滑动变阻器的阻值”的目的是什么？
增大电流
3.在探究Q与I的关系时，如何保持R不变的？
以同一电阻（R甲或R乙）为研究对象。
探究实践
1840年，科学家焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流和电阻时的水温。
通过实验他发现：
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。
这个规律最先是由英国科学家焦耳发现的。
叫做焦耳定律。
焦耳
焦耳定律可以用以下的公式表示：
Q = I2Rt
电流 I 的单位是安，电阻 R 的单位是欧，时间 t 的单位是秒。
1 焦=1 安2 欧 秒
普遍适用于各种电路电热计算。
探究实践
思考与讨论
电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？
W=Q+W机
W=Q
电熨斗将电能全部转化成了内能。
电吹风机
电熨斗
探究实践
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式 的能，那么，电热就正好等于电功。
这种情况下，焦耳定律也可以利用电功公式和欧姆定律推出。
Q=W
=Pt
P=UI
Q=W=UIt
U=IR
Q=I2Rt
请你自己推导一下:
如果电能全部转化为内能时，电流产生的热量，还可以怎么计算？
Q=W=Pt
Q = I2Rt
Q = U I t
Q = U2 t/R
探究实践
①电能没有全部转化为内能（非纯电阻电路）时，W=UIt 求得总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得内能。
电功与与电热的关系（W与Q的关系）
用电器
电能
机械能
内能
其他能
W=UIt
Q=I2Rt
②电能全部转化为内能（纯电阻电路）(电热器电路)时，
即：W > Q
=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt
W = Q
思考与讨论
探究实践
【例题】如图是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当自动开关S 接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到烧开；当自动开关S 断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2 是加热用的电热丝，阻值为55 欧；R1 是电阻，阻值为145 欧。
（1）在加热状态下，电饭锅正常工作30分钟产生多少热量？
解：
（1）在加热状态下， 开关S接通，电路中只接入电热丝R2
R2
=
U
I
=
220 伏
55 欧
=
4 安
Q = I2Rt
=（4 安）2×55 欧×30×60 秒
=1.584×106 焦
电饭锅的电路图
探究实践
（2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率多大？
解：
（2）在保温状态下，开关S断开，
电阻R1与电热丝R2相串联，
R1+R2
=
U
I＇
=
220伏
145欧 + 55欧
=
1.1 安
电饭锅消耗的功率：
P＇
=
U
I＇
= 220 伏×1.1 安
= 242 瓦
电饭锅的电路图
答：（1）电饭锅正常工作 30 分钟产生的热量为 1.584×106 焦。（2）在保温 状态下，电饭锅消耗的功率为 242 瓦。
实践探究
思考与讨论
上面这个问题还可以用什么方法来求解？
因为电饭锅是电热器，电能全部转化为内能，
所以Q=W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt
(1)Q=W=U2t/R=
(220V)2×1800s
55Ω
=1.584×106 焦
(2)P=U2/R总=
(220V)2
200Ω
= 242 瓦
你还有其它解法吗？请把你的解法写出来，与同学交流。
课堂小结
保持I、t一定，R越大，Q越大
保持R、t一定，I越大，Q越大
保持R、I一定，I越大，Q越大
焦耳大量
定量实验
Q = I2Rt
原理：电流的热效应
能量：电能转化为内能
常用电热器
迁移应用
1.下列常见家用电器中不是利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电炉　 B. 电动机 C. 电饭锅 D. 电熨斗
B
2．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（ ）
A．根据Q=I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据Q=U2t／R可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q=UIt可知，相同时间内，相同时间内产生的热量与电阻
无关
D．根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生
的热量越多
D
迁移应用
3.电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为（ ）
A.导线的绝缘皮隔热
B.导线散热比电熨斗快
C.通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
D
4.下列用电器的额定功率都相同，当它们都在额定电压下工作，在相同时间内，电流产生的热量最多的是（　　）
A. 空调 B. 电热水器 C. 洗衣机 D. 吸尘器
B
迁移应用
5.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω,线圈中的电流为10A,若这台电动机正常工作1秒钟。
求： ①消耗的电能W。②产生的热量Q。
③该电动机的效率。
解：（1）电动机正常工作1S消耗的电能
W=UIt=380V×10A×1s=3800J
（2）电动机正常工作1S产生的热量：
Q=I2Rt=（10A）2×2Ω×1s=200J
(3) η＝（3800J－200J）/3800J ×100%＝94.7%
板书设计
第6节 电能（第5课时）
电热器
原理：电流的热效应
能量：电能→内能
电热的影响因素：I、R、t
电热的计算：焦耳定律Q=I2Rt
谢谢
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