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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
18.4　焦耳定律
【知识要求】
1.知道电流的热效应。
2.理解焦耳定律。
3.知道电热的利用和防止。
【教学重难点】
1.电流产生的热量跟电阻、电流大小之间关系的探究。
2.理解焦耳定律。
多媒体课件、焦耳定律演示器、学生电源、开关、滑动变阻器
教师展示图片并提出问题：电流通过这些用电器做功，将电能转化成什么形式的能？
（一）电流的热效应
电流通过导体时将电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
教师提问：电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关？
学生讨论并说出自己的猜想与假设。
1.根据日常生活经验可知，通电导体产生的热量可能与电流的大小及通电时间有关。
2.通电导体产生的热量可能与电阻的大小有关。
实验1：
完成课本演示实验“电热与电阻的关系”，引导学生观察并思考以下问题：
（1）要探究通电导体产生的热量与电流、电阻以及通电时间的关系，应采取什么研究方法？
（2）怎样比较导体产生热量的多少？这种方法叫什么？
（3）实验中是通过什么方式来控制通电时间与电流相同的？
学生思考回答：控制变量法和转换法；实验中是通过比较U形管两侧液面的高度差来比较导体产生的热量多少的；实验中是将两根电阻丝串联来控制通电时间与电流相同的。
通过实验，小组讨论并归纳总结：
在电流和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：
完成课本演示实验“电热与电流的关系”，引导学生观察并归纳总结：
在电阻和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。
教师提问：实验中是通过怎样连接电路来控制电流不同的？
学生思考回答：使两个相同的电阻一个接在并联电路的干路上，一个接在支路上，以达到电流不同的目的。
例题讲解：
【例1】下列家用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　）
A.电饭锅 B.笔记本电脑
C.电风扇 D.电视机
【解析】电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应来工作的；笔记本电脑和电视机工作时把电能转化为声能和光能，不是利用电流的热效应来工作的；电风扇工作时把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应来工作的。
【答案】A
【例2】下列图片所示的是探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。下列关于此实验的描述，正确的是（　　）
A.图甲探究的是电流产生的热量与电阻的关系
B.图乙探究的是电流产生的热量与电阻的关系
C.图甲中开关闭合一段时间后，A瓶中温度计的示数更高
D.图乙只能用来探究电流产生的热量与电流的关系
【解析】在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，需利用控制变量法。图甲中两根金属丝串联，电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系；在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多，图甲A瓶中的金属丝电阻小，产生的热量少，温度计的示数低一些；图乙中只有一根金属丝，电阻相同，可利用滑动变阻器改变电路中的电流，所以探究的是电流产生的热量与电流的关系，还可以用来探究电流产生的热量与通电时间的关系，所以只有A正确。
【答案】A
（二）焦耳定律
教师引导学生阅读课本“焦耳定律”相关内容，归纳总结：
1.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。
2.计算公式：Q＝I2Rt　I－电流（A）　R－电阻（Ω）　t－时间（s）
3.推导公式：Q＝W＝UIt＝Pt＝t（适用于纯电阻电路）
例题讲解：
【例3】某导体的电阻是8Ω，当通过它的电流为0.5A时，它两端的电压为　　　　V，1min内电流产生的热量是　　　　J。
【解析】导体两端的电压U＝IR＝0.5A×8Ω＝4V，1min内产生的热量Q＝I2Rt＝（0.5A）2×8Ω×60s＝120J。
【答案】4　120
（三）电热的利用和防止
教师展示以下电器的图片：电暖气、电饭锅、电饼铛、电热孵化器。
教师提问：生活中哪些用电器是利用它来产生热量的？哪些用电器不希望它产生热量？
学生回答：……
教师提问：你还知道哪些利用和防止电热的实例？特别是防止电热的产生，采取了什么措施？请列举两三例。
学生回答：……
例题讲解：
【例4】下列用来防止电热造成危害的是（　　）
A.电烤箱烤食物
B.电动机外壳有很多散热片
C.电熨斗的金属外壳
D.电暖气上的散热板
【解析】A、C、D都是电热器，工作时利用电热，而电动机工作时，主要是把电能转化为动能。为了防止电热造成危害，电动机工作时需要散热，因此电动机外壳有很多散热片。
【答案】B
【例5】将一台“220V　100W”的电风扇、一个“220V　100W”的充电器、一把“220V　100W”的电烙铁分别接到220V的电源上。在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（　　）
A.电烙铁 B.充电器
C.电风扇 D.一样多
【解析】三种用电器的额定电压相同，额定功率相同，由公式W＝Pt可知，当把它们分别接到220V的电源上，在相同的时间内，它们消耗的电能是相等的。电风扇工作时，电能主要转化为机械能；充电器工作时，电能主要转化为化学能；只有电烙铁工作时，电能全部转化为内能，故电流通过它们产生热量最多的是电烙铁。
【答案】A
第4节　焦耳定律
焦耳定律
　　本节课先从学生认识的用电器入手，给出电流的热效应的概念，继而提问电流产生的热量与哪些因素有关。让学生根据自己的生活体验及所学的物理知识，猜想并假设，让学生积极思考，对实验进行设计。学生通过独立思考、小组讨论总结出自己的实验方法，最后再通过教师演示，达到更好的实验效果。通过实验现象，同学们讨论并总结得出焦耳定律，同时，教师通过提问的形式引导学生掌握对控制变量法和转换法的使用。课堂上，再通过例题的讲解，让学生进一步掌握焦耳定律的应用，会根据日常生活中的需求，分清不同情况下是要利用电热还是防止电热带来的危害。

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