资源简介

(共29张PPT)
6.3 焦耳定律
第6章 电功率
教科2024版物理九年级全册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
6.3 焦耳定律教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够准确阐述焦耳定律的内容，熟练掌握其数学表达式\(Q = I^{2}Rt\)，清晰明确公式中各物理量（电流\(I\)、电阻\(R\)、时间\(t\)、热量\(Q\)）的含义、单位及适用条件。
学会运用焦耳定律进行简单的计算，能够根据电路中的电流、电阻和通电时间，准确求解电流通过导体产生的热量；同时理解焦耳定律的推导公式，并能在特定条件下灵活运用。
了解电流热效应在生活中的应用与危害，能够举例说明利用电流热效应工作的用电器，以及防止电流热效应危害的措施。
（二）过程与方法目标
通过观察实验现象、分析实验数据，引导学生经历焦耳定律的探究过程，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析归纳能力。
在推导焦耳定律公式和运用公式解决实际问题的过程中，锻炼学生的逻辑思维能力和数学运算能力，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
通过对比不同条件下电流产生热量的多少，让学生学会运用控制变量法进行科学探究，理解控制变量法在物理实验中的重要性。
（三）情感态度与价值观目标
激发学生对电流热效应相关知识的探究兴趣，让学生感受物理知识与生活的紧密联系，体会物理知识在解释生活现象和解决实际问题中的重要作用。
在实验探究过程中，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学精神，使学生养成认真观察、仔细记录、规范操作的良好实验习惯。
通过了解电流热效应的应用与危害，引导学生树立辩证看待事物的观念，增强学生将物理知识应用于生活、服务生活的意识。
二、教学重难点
（一）教学重点
焦耳定律的内容、公式及其应用。
探究电流产生热量与电流、电阻、通电时间关系的实验过程和结论。
（二）教学难点
深入理解电流产生热量的本质原因，以及焦耳定律中各物理量之间的内在联系。
灵活运用焦耳定律及其推导公式解决实际问题，特别是在复杂电路或与其他物理规律综合的问题中准确应用。
设计并理解探究电流产生热量影响因素的实验方案，分析实验过程中可能出现的误差及原因。
三、教学方法
实验探究法：组织学生进行探究电流产生热量影响因素的实验，让学生在实验中观察现象、收集数据、分析结论，亲身体验科学探究的过程。
讲授法：系统讲解焦耳定律的内容、公式推导、应用实例等基础知识，帮助学生构建清晰的知识框架。
讨论法：针对实验现象、公式应用、电流热效应的应用与危害等问题组织学生进行讨论，促进学生之间的思想交流，加深对知识的理解。
练习法：通过布置针对性的练习题，让学生在练习中巩固所学知识，提高运用焦耳定律解决实际问题的能力。
直观演示法：利用多媒体课件、实验视频、实物展示等方式，直观展示电流热效应的现象、实验过程和生活中的应用实例，增强教学的直观性和趣味性，帮助学生更好地理解抽象知识。
四、教学过程
（一）情境导入（5 分钟）
生活现象展示：展示生活中常见的电流热效应现象，如通电后发热的电烙铁、工作一段时间后发烫的电视机后盖、电饭煲煮饭时发热等图片或视频。
问题引导思考：教师提问：“这些用电器工作时为什么会发热？电流通过导体产生的热量与哪些因素有关呢？” 引导学生结合生活经验进行思考和讨论，从而引出本节课的课题 —— 焦耳定律（板书课题：6.3 焦耳定律）。
（二）新课讲授
1. 探究电流产生热量的影响因素（20 分钟）
猜想假设：组织学生进行小组讨论，根据生活经验和已学知识，对电流产生热量的影响因素进行猜想，如可能与电流大小、电阻大小、通电时间长短有关等。各小组派代表发言，阐述小组的猜想及依据，教师将学生的猜想进行整理并记录在黑板上。
实验设计：引导学生根据控制变量法设计实验方案。以探究电流产生热量与电阻的关系为例，讲解需要控制电流和通电时间相同，改变电阻大小；同样，探究与电流的关系时，控制电阻和通电时间相同，改变电流大小；探究与通电时间的关系时，控制电流和电阻相同，改变通电时间。展示实验所需器材，如电源、开关、滑动变阻器、电流表、温度计、不同阻值的电阻丝、煤油（或其他液体）、烧瓶等，讲解实验装置的原理和操作方法，利用煤油吸收热量后温度升高，通过温度计示数的变化来反映电流产生热量的多少。
实验演示：教师进行实验演示，按照实验方案分别探究电流产生热量与电阻、电流、通电时间的关系。在实验过程中，提醒学生认真观察实验现象，记录温度计示数的变化情况和对应的实验数据。例如，在探究电流产生热量与电阻的关系时，将两个阻值不同的电阻丝串联接入电路，通电一段时间后，观察到阻值大的电阻丝所在烧瓶中煤油温度升高得更多；在探究与电流的关系时，通过调节滑动变阻器改变电流大小，保持电阻和通电时间不变，发现电流越大，温度计示数升高得越快；在探究与通电时间的关系时，保持电流和电阻不变，通电时间越长，温度计示数升高得越多。
分析结论：实验结束后，组织学生对实验数据进行分析讨论，引导学生归纳总结出电流产生热量与电流、电阻、通电时间的关系：电流越大，电阻越大，通电时间越长，电流产生的热量越多。
2. 焦耳定律（15 分钟）
定律内容与公式：教师介绍英国物理学家焦耳经过大量的实验研究，总结得出了电流产生热量的规律，即焦耳定律：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。其数学表达式为\(Q = I^{2}Rt\)，其中\(Q\)表示热量，单位是焦耳（\(J\)）；\(I\)表示电流，单位是安培（\(A\)）；\(R\)表示电阻，单位是欧姆（\( \)）；\(t\)表示通电时间，单位是秒（\(s\)）。
公式推导与理解：结合电功公式\(W = UIt\)（纯电阻电路中\(W = Q\)）和欧姆定律\(U = IR\)，推导焦耳定律公式\(Q = I^{2}Rt\)，帮助学生理解公式的来源和物理意义。通过具体的例子，如已知某电阻丝的电阻为\(10 \)，通过的电流为\(2A\)，通电时间为\(5s\)，计算电流通过该电阻丝产生的热量，引导学生代入公式进行计算，强调计算过程中单位的统一和计算的准确性，规范解题步骤。同时，讲解在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，\(Q = W = Pt = UIt = \frac{U^{2}}{R}t\)等推导公式的应用条件和方法。
适用范围说明：明确焦耳定律适用于任何电路，而推导公式\(Q = W = Pt = UIt = \frac{U^{2}}{R}t\)只适用于纯电阻电路（如电烙铁、电炉丝等用电器工作的电路），在非纯电阻电路（如电动机、电风扇等工作的电路）中，电能除了转化为内能外，还转化为机械能等其他形式的能，此时\(Q < W\)，只能用\(Q = I^{2}Rt\)计算电流产生的热量。
3. 电流热效应的应用与危害（10 分钟）
应用实例讲解：展示利用电流热效应工作的用电器图片或视频，如电热水器、电烤箱、白炽灯等，讲解这些用电器是如何利用电流产生的热量来工作的，引导学生分析其工作原理，加深学生对电流热效应应用的理解。
危害及防护措施：讲解电流热效应在某些情况下会带来危害，如电线老化引发火灾、电器元件因过热损坏等。引导学生思考防止电流热效应危害的措施，如在电路中安装保险丝、使用散热装置（电脑的散热风扇、电器的散热片）等，增强学生的安全意识和科学应用知识的能力。
（三）课堂练习（10 分钟）
发放练习题，题目类型包括选择题、填空题和计算题，例如：
选择题：下列关于焦耳定律的说法正确的是（ ）
A. 电流通过导体产生的热量只与电流大小有关
B. 在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多
C. 焦耳定律只适用于纯电阻电路
D. 一个用电器工作时，消耗的电能全部转化为内能
填空题：某导体的电阻为\(5 \)，通过的电流为\(1A\)，通电\(10s\)，电流通过该导体产生的热量为______J；若将该导体的电阻增大到\(10 \)，其他条件不变，则产生的热量变为______J。
计算题：一个 “\(220V 1000W\)” 的电热水壶，正常工作\(10min\)，（1）求电热水壶的电阻；（2）求电流通过电热水壶产生的热量。
学生独立完成练习，教师巡视指导，及时发现学生在解题过程中出现的问题，如公式运用错误、单位换算错误、对纯电阻电路和非纯电阻电路区分不清等。针对普遍存在的问题进行集中讲解，对个别学生的问题进行单独辅导。
（四）课堂小结（5 分钟）
知识梳理：与学生一起回顾本节课的主要内容，包括探究电流产生热量影响因素的实验结论、焦耳定律的内容和公式、电流热效应的应用与危害等，强化学生对重点知识的记忆。
方法总结：总结控制变量法在探究实验中的应用，以及运用焦耳定律解题的思路和方法，强调公式应用的条件和注意事项，帮助学生掌握学习物理的方法和技巧。
情感升华：鼓励学生在日常生活中观察电流热效应的现象，思考物理知识在生活中的应用，激发学生进一步探索物理知识的兴趣，培养学生用科学知识解决实际问题的意识。
（五）作业布置（5 分钟）
书面作业：布置教材课后相关习题，要求学生认真书写解题过程，规范使用物理公式和单位，加深对焦耳定律知识的理解和应用。
实践作业：让学生观察家中的一个用电器（如电熨斗、微波炉等），分析其是否利用了电流热效应工作，查阅资料了解该用电器的工作原理，写一篇简单的观察报告，下节课进行分享和交流。
五、教学反思
在本节课的教学过程中，密切关注学生对知识的理解和掌握程度，通过课堂提问、实验操作、练习反馈等方式及时了解学生的学习情况。对于学生在实验设计、公式应用和电流热效应理解等方面出现的问题，深入分析原因，调整教学方法，加强针对性的讲解和练习。例如，针对学生对控制变量法应用不熟练的问题，增加实验设计的分析和讨论环节；对于公式应用容易出错的情况，设计专项练习题进行强化训练。同时，根据学生的作业完成情况和实践作业反馈，评估教学目标的达成度，总结教学经验，为今后的教学改进提供依据，不断优化教学过程，提高教学质量。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
1.通过实验理解焦耳定律，并能运用公式进行简单计算。
2.通过探究电流的热效应跟电阻、电流的关系，学习控制变量法，了解电热的利用和防止。
电流通过灯泡的灯丝时，灯丝变得灼热而发光。
这种电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
生活中，许多用电器接通电源后都伴有热现象产生。
电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
一、电流的热效应与什么因素有关
电流大小相同、通电时间相同。
灯泡热得发烫，导线的
发热却觉察不出来。
家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。
（1）可能与电阻有关，电阻越大，电流热效应越大。
【实验探究】电流的热效应与哪些因素有关？
（2）可能与电流有关，电流越大，电流热效应越大。
（3）可能与通电时间有关，通电时间越长，电流热效应越大。
猜想与假设
（1）当一个物理量被猜测与多个因素有关时，应用_________
的方法去研究。
控制变量
（2）用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
转换法：用电热丝加热液体，通过液体升高的温度反映产生热量的多少。
设计实验
【实验探究】电流的热效应与哪些因素有关？
实验1：研究电热与电阻的关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，
电阻越大，产生的热量越多。
电热丝
I = 2I1
I
A
R = 10 Ω
R = 10 Ω
R = 10 Ω
I1
电热丝
R = 10 Ω
实验2：研究电热与电流的关系
在电阻相同、通电时间相同的情况下，
通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
电热丝
实验3：研究电热与通电时间的关系
R = 10 Ω
R = 10 Ω
在电流、电阻相同时，通电时间长的产生的热量多。
在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
实验结论
【实验探究】电流的热效应与哪些因素有关？
焦耳 (1818－1889)
【焦耳定律】电流通过导体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。
Q = I R t
焦
耳
定
律
公式：
意义：
单位：
热量 电流 电阻 时间
J A Ω s
二、焦耳定律
电能 → 内能
纯电阻电路：
M
非纯电阻电路：
电能 → 内能 + 其他形式的能
【电能和电热关系】
W
Q
W
Q + E其它
UIt ＝ I2Rt
UIt ＞ I2Rt
【电热的利用】
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。
三、电流热效应的利用与危害
如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；
电脑运行时要用微型风扇及时散热……
【电热的危害】
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。
知识点1 探究电流的热效应与什么因素有关
1. 小明同学要探究“电
流的热效应与电阻大小的关系”。
实验器材：新干电池（若干节）、
开关、导线和如图所示的甲、乙、
丙三个“自制灯泡”（瓶盖中间孔内插有带红色液柱的细玻璃
管）。三个“自制灯泡”的阻值关系为 。
（1）他选择甲、丙两个“自制灯
泡”串联，这样做的目的是控制
________________相同；实验中，
他需要观察___________________
___________来比较电流产生热量
的多少。
电流和通电时间
细玻璃管中红色液柱的上升情况
（2）根据收集到的证据，他发现：在相等时间内，通过电
流相同时，电阻大的导体比电阻小的导体产生的热量____。
多
（3）小明又选用不同节数的新干电池串联起来做成两个电
源，将甲、乙两个“自制灯泡”分别串联在两个电源上，通电
相同时间，这是为了探究电流通过导体产生的热量与______
的关系。
电流
返回
2. ［2025·北京期末］给电炉通电后，电炉丝热得发红，而
用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手，下列解释正确的是
( )
C
A. 通过导线的电流比通过电炉丝的电流小得多
B. 导线的电阻比电炉丝的电阻大得多
C. 导线的电功率比电炉丝的电功率小得多
D. 电流通过导线时没有产生热效应
返回
知识点2 焦耳定律
（第3题）
3.如图所示是超市常用塑料袋封口夹的
电路原理图，电源电压为 ，电热丝
的阻值为 。闭合开关 ，电热丝
温度升高，利用电流的____效应实现
高温封口。电热丝 内产生的热量为
____ 。若使用时总把塑料袋烫坏，可
以______（填“增大”或“减小”）电源电
压。
热
75
减小
返回
（第4题）
4.［2024·德州月考］在如图所示的电路中，
电源电压不变，电阻的阻值为 。
闭合开关，两电流表的示数分别为
和，则通电， 产生的热量为
____，电路产生的总热量为____ 。
18
30
5.甲、乙两个电阻丝，产生的热量相同，所用时间之比为 ，
通过两个电阻丝的电流之比为 ，则两个电阻丝阻值之比
为_____。
返回
知识点3 电热的利用与危害
6. ［2024·菏泽］下列家用电器，利用电流的热效应工作的
是( )
D
A. 电冰箱 B. 洗衣机 C. 电脑 D. 电饭煲
返回
7. 下列做法中，防止电热带来危害的是( )
A. 电动机外壳有散热片
B. 养鸡场利用电孵化器孵小鸡
C. 电热水器利用电热丝给水加热
D. 长时间不用的电视机要偶尔通通电
A
返回
8. ［2024·包头］许多汽车的后视镜配备了加热装置，该装
置有低温除雾和高温除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安
全。其内部电路如图所示，和 为加热电阻。下列分析正
确的是( )
D
（第8题）
A. 除雾状态，电路中只有 工作
B. 除霜状态，电路中只有 工作
C. 除雾状态，电路的总电流最大
D. 除霜状态，电路的总功率最大
返回
9. ［2024·宜宾，多选］如图是探究电流热效应的实验装置，两个相同透
明容器中密封着等量的空气和电阻、，其中 ，
。下列说法正确的是( )
AB
（第9题）
A. 只闭合 ，可以探究电流通过导体产生的
热量与电阻的关系
B. 只闭合，若电路中的电流为 ，通电
电阻产生的热量为
C. 闭合和，通过的电流是 电流的0.5
倍
D. 闭合和后，左侧 形管内液柱的高度差
和右侧的高度差一样
1.电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。
2.焦耳定律：Q = I2Rt
3.电流热效应的利用和危害
谢谢观看！

展开更多......

收起↑