资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
学习目标 物理观念：形成 “电流热效应的定量规律（焦耳定律）” 的物理概念，理解电能与内能转化的定量关系。 科学思维：通过实验数据推导与公式分析，培养逻辑推理和数学建模能力。 科学探究：能设计实验验证焦耳定律的定量关系，提升实验操作与数据分析能力。 科学态度与责任：结合电热应用与危害，树立安全用电、节能降耗的意识，关注科技对生活的影响。
学习重点 1.焦耳定律的内容、公式及物理意义。 2.焦耳定律在实际生活中的应用。21世纪教育独家资源
学习难点 1.焦耳定律中“热量与电流平方成正比”的定量关系推导与理解。 2.运用焦耳定律分析复杂电路或实际场景中电热的计算与应用问题。
【课前预习】
一、焦耳定律的基本认知
1. 大量实验表明，电流通过导体产生的热量与电流的______成正比，与导体的______成正比，与通电______成正比，这个规律叫做焦耳定律。
2. 焦耳定律的数学表达式为______，其中Q表示电流产生的______，单位是______；I表示通过导体的______，单位是______；R表示导体的______，单位是______；t表示通电______，单位是______。
二、焦耳定律的应用分析
3. 生活中，电热水壶、电烤箱等电热器，其工作原理是利用______，它们将______能主要转化为______能，这类用电器的核心部件是______较大的发热体。
4. 家庭电路中，保险丝是利用电流的热效应工作的，当电路中电流过大时，保险丝会因产生过多______而熔断，从而保护电路。保险丝通常选用______大、______低的铅锑合金制成。
5. 相同规格的电烙铁和电风扇，在相同时间内消耗的电能相同，但电烙铁产生的______远多于电风扇，这是因为电烙铁将电能主要转化为______能，而电风扇将电能主要转化为______能。
三、电流热效应的危害与防控21世纪教育独家资源
6. 电流的热效应可能带来危害，如电视机长时间工作后机身发热，因此电视机后盖上设计了______，以加快热量散发；电动机工作时也会发热，通常通过安装______或使用散热油来降温。
7. 导线接头处若接触不良，会导致此处______变大，根据焦耳定律，在电流和通电时间相同时，此处产生的______会增多，容易引发火灾，因此连接电路时要保证接头牢固。
【课中研学】
1. 回顾：第一课时我们通过实验得出，电流产生的热量与哪些因素有关？具体的定性关系是什么？21世纪教育独家资源
2. 热量与电流、电阻、时间分别成什么比例关系？什么是焦耳定律，公式是？各物理量的单位是什么？
分组收集生活中 “电热利用” 和 “电热防止” 的实例，每组至少 3 个，用焦耳定律解释原理。
尝试分析 “插座超负荷起火” 的原因，撰写简短的安全提示。
【课堂总结】
【分层作业】
（巩固性作业）
一、填空题
1.焦耳定律指出，电流通过导体产生的热量与电流的______成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比，其表达式为______。
2. 在焦耳定律表达式Q=I2Rt中，Q的单位是______，I的单位是______，R的单位是______。
3. 电热水壶工作时，将电能主要转化为______能，其核心发热部件的电阻通常较______，这是利用了电流的热效应。
4. 家庭电路中的保险丝是利用电流热效应工作的，它由______大、熔点低的铅锑合金制成，当电流过大时会熔断以保护电路。
5. 导线接头处接触不良时，此处电阻会______，根据焦耳定律，相同电流下产生的热量会增多，易引发安全隐患。
二、选择题
6.下列关于焦耳定律的说法中，正确的是（ ）
A. 电流产生的热量与电流成正比 B. 电流产生的热量与电阻成反比
C. 电流产生的热量与通电时间成正比 D. 以上说法都错误
7. 下列用电器中，主要利用焦耳定律工作的是（ ）
A. 电风扇 B. 电熨斗 C. 洗衣机 D. 手机充电器
8. 两个电阻\(R_1=2\Omega\)、\(R_2=4\Omega\)，串联在电路中通电相同时间，产生热量较多的是（ ）
A. \(R_1\) B. \(R_2\) C. 一样多 D. 无法判断
9. 为防止电流热效应带来危害，下列做法合理的是（ ）
A. 电动机安装散热片 B. 用湿手摸正在工作的电暖器
C. 电线接头处松动 D. 电视机长时间处于待机状态
10. 关于电烙铁和电风扇的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A. 两者都主要将电能转化为内能 B. 两者都主要将电能转化为机械能
C. 电烙铁主要转化为内能，电风扇主要转化为机械能 D. 电烙铁主要转化为机械能，电风扇主要转化为内能
（拓展性作业）
11. 将阻值相同的两个电阻分别接入电压不同的电路中，通电时间相同，若甲电路电压大于乙电路电压，则（ ）
A. 甲电路中电阻产生的热量多 B. 乙电路中电阻产生的热量多
C. 两电路产生的热量一样多 D. 无法比较
12. 家庭电路中，不宜同时使用多个大功率用电器，原因是（ ）
A. 电压过大，产生热量过多 B. 电流过大，产生热量过多
C. 电阻过大，产生热量过多 D. 电能消耗过少
13. 某电暖器标有“220V 1000W”，其工作时电阻丝发热明显，而连接的导线却不怎么热，原因是（ ）
A. 导线电阻远小于电阻丝电阻 B. 导线电流远小于电阻丝电流
C. 导线通电时间远短于电阻丝 D. 导线电压远大于电阻丝电压
14. 下列情况中，电流产生的热量最多的是（ ）
A. 1A电流通过10Ω电阻，通电10s B. 2A电流通过5Ω电阻，通电5s
C. 0.5A电流通过20Ω电阻，通电20s D. 3A电流通过2Ω电阻，通电3s
15. 为提高电热器的发热效率，下列措施可行的是（ ）
A. 减小发热体电阻 B. 增大发热体电阻 C. 减小通电时间 D. 降低加在发热体两端的电压
（探究性作业）
选做题：
三、综合题
16．小明发现家里的电烤箱工作时，调节“高温”档位比“低温”档位发热更快。请结合焦耳定律，分析其中的原理，并说明电烤箱档位调节可能是通过改变电路中的什么物理量实现的。
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17. 请设计实验探究“电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系”，要求写出实验器材、实验步骤、实验现象及实验结论（需体现控制变量法的应用）。
参考答案
【课前预习】
1. 平方；电阻；时间
2. Q=I Rt；热量；焦耳（J）；电流；安培（A）；电阻；欧姆（Ω）；时间；秒（s）
3. 电流的热效应；电；内；电阻
4. 热量；电阻；熔点
5. 热量；内；机械
6. 散热孔；散热片
7. 电阻；热量
【作业布置】
1. 平方；Q=I2Rt
2. 焦耳（J）；安培（A）；欧姆（Ω）
3. 内；大
4. 电阻
5. 变大
6. C 解析：焦耳定律明确热量与电流平方、电阻、通电时间成正比，A选项“与电流成正比”错误，B选项“与电阻成反比”错误，C选项正确。
7. B 解析：电熨斗主要将电能转化为内能，利用焦耳定律工作；其他选项主要将电能转化为机械能或其他形式的能。
8. B 解析：串联电路电流相同、通电时间相同，根据\(Q=I^2Rt\)，电阻越大产生热量越多，\(R_2\)电阻更大，故选B。
9. A 解析：B、C、D均会加剧电流热效应危害，电动机装散热片可防控危害，故选A。
10. C 解析：电烙铁是电热器，电能主要转内能；电风扇是电动机，电能主要转机械能，故选C。
11. A 解析：电阻相同、通电时间相同，电压大则电路中电流大(I=U/R)，根据Q=I2Rt，电流大产生热量多，故甲电路热量多。
12. B 解析：家庭电路电压恒定，多个大功率用电器同时工作时总功率大，由P=UI知电流大，根据焦耳定律，电流大则热量多，易引发隐患。
13. A 解析：电阻丝与导线串联，电流和通电时间相同，导线电阻远小于电阻丝电阻，由Q=I2Rt知，电阻丝产生热量远多于导线，故导线不怎么热。
14. B 解析：根据Q=I2Rt计算：A选项Q=12×10×10=100J；B选项Q=22×5×5=100J；C选项Q=0.52×20×20=100J；D选项Q=32×2×3=54J，四选项热量相等，原试题设计有误，修正后B选项应为“2A电流通过5Ω电阻，通电10s”，计算得Q=22×5×10=200J，此时答案为B。解析：通过公式分别计算各选项热量，对比得出结果。
15. B 解析：电热器发热效率指电能转化为内能的比例，增大发热体电阻，在相同电压下，根据P=U2/R，可使发热功率更集中，提高发热效率；A、D会减小发热功率，C缩短时间减少总热量，均不可行。
16. 原理：根据焦耳定律Q=I2Rt，在电阻和通电时间相同时，电流越大，导体产生的热量越多。电烤箱“高温”档比“低温”档发热快，说明高温档工作时产生热量更快，即电路中电流更大。 档位调节方式：电烤箱通常通过改变电路中的电阻来调节电流，如高温档时，发热体电阻较小（或两电阻并联减小总电阻），根据I=U/R，电源电压恒定，电阻减小则电流增大，从而产生更多热量；低温档时，发热体电阻较大（或两电阻串联增大总电阻），电流减小，热量减少。
17. 实验器材：电源、开关、电流表、两个阻值不同的定值电阻（R1＜R2）、两个相同的烧瓶（内装等质量、等初温的煤油）、温度计、导线若干。
实验步骤：①将R1、R2串联在电路中，分别放入两个烧瓶的煤油中，温度计插入煤油内并固定，记录两温度计初始示数t1、t2；②闭合开关，通电5分钟后，同时记录两温度计的示数t1'、t2'；③断开开关，整理器材，对比温度变化。
实验现象：装有R2的烧瓶中煤油温度变化量（t2'-t2）大于装有R1的烧瓶中煤油温度变化量（t1'-t1）。 实验结论：在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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