资源简介

焦耳定律
【教学目标】
1．知道在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比。
2．知道利用电热和防止电热的场合和方法。
【教学重点】
通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。
【教学难点】
组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论。
【教学准备】
1．学生：烧瓶、温度计、铜丝、电炉丝、导线、煤油、电源。
2．演示：电炉、电熨斗、热得快等电热器、投影仪。
【教学过程】
（一）电流的热效应
师：出示白纸灯泡、电热水壶、电烤箱图片，让学回忆并思考，把手靠近发光的白炽灯泡，会感到灯泡发热；给热水壶通电可以将其中的凉水加热；给电烤箱通电可以将其中的面包烤熟；那么这些能量从哪里来的呢？
生：电流通过用电器产生热量了，电能转化为内能。
师：电流通过导体发热的现象叫做电流的热效应。引出本节课的课题。
1．思考
（1）白炽灯的灯丝热得发光，而与之相连的导线却几乎不发热。电流通过导体时产生热量的多少与电阻有关系吗？有什么关系？
（2）刚刚发光的灯泡并不热，而过一会儿就会烫手。灯丝产生热量的多少与发光时间有关系吗？有什么关系？
（3）通电导体产生热量的多少与通过它的电流有关系吗？有什么关系？
让我们一起来探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。
演示实验：
［师］同学们四人一组，选择你们面前的仪器设计实验，讨论如何做，有什么问题可以提出来。
［生］为什么要用煤油，用水不可以做吗？
［生］为什么是等量的煤油，不等量行吗？
［师］完全可以用水来代替煤油，只不过时间可能要长一些才能从温度计上读出温度值。原因同学们在后续课程中将会找到答案。谁能回答第二个问题？
［生］只有等量的煤油，才能通过它们的温度讨论电流产生的热量。这样的方法应该是控制变量法。
［师］同学们如果没有什么问题，可以开始实验。
（学生实验，教师巡视，提醒同学们注意安全。）
［生］两个瓶中温度不同。
［生］浸泡着镍铬合金丝的瓶中温度计指示的温度高。
（引导学生分析。）
［生］煤油温度高，说明煤油中的金属丝产生的热量多。即电阻大的金属丝产生热量较多。
［师］刚才有同学问，为什么把金属丝做成螺旋状，直的不行吗？请同学们看下面的演示。
［演示］电热切割（可让1~2位同学演示）
如图，电阻丝和铜丝各一段，在木架上串联后接入电压为4~6V的蓄电池组上。同时将相同的泡沫塑料板与电阻丝和铜丝接触（过一会）。
［生］和电阻丝接触的塑料泡沫板被烧熔切开，和铜丝接触的没有切开。
［生］这说明电阻丝产生的热量多。
［生］就是说在电流相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
［师］大家都同意后一个同学归纳的结论吗？
（同学们开始议论。教师提醒大家：他是不是忽视了一个重要条件：从实验考虑。）
［生］电阻丝和铜丝在同一个串联电路中，它们工作的时间相同。
［生］应该说，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。
［生］也可以说在电流相同的情况下，电阻越大，产生热量的功率越大。
［师］电阻之所以发热，是因为……
［生］消耗了电能。
［师］电阻越大，产生热量的功率越大，说明：……
［生］电流相同的情况下，电阻越大，耗电的功率越大。
［师］电阻和功率具体的数量关系是什么呢？
（二）焦耳定律
引导学生写出电功率的表达式P=UI。利用欧姆定律I=。将二式中U消去，可以得到P=I2R。
［生］在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。（板书）
［师］从上面表达式中，同学们能不能进一步了解在电阻相同的条件下，电流和功率的关系？
［生］从上式中可以看出：在电阻相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体中电流的二次方成正比。
［师］同学们表达得非常好。在说到两个物理量“成正比”、“成反比”的时候，一定要注意条件：关系式中其他物理量的大小不变。
［投影］
例题：某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，电能转化成热时的功率是多少？
（教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演）
解：由题知：R=2Ω I=2A
P=I2R=(2A)2×2Ω=8W
导体将电能转化成热时的功率是8W。
同学们在演算过程中，教师要提醒大家注意：代入计算的时候，要将电流的单位“A”一起平方，不能写成P=I2R=22A×2Ω=8W，安培和欧姆相乘，不能得到瓦特。
［师］我们通过实验、观察、利用公式推导得出了电流热效应跟电阻大小的关系。同学们现在能不能回答本节开始时的问题？
［生］导线和用电器（电炉或电饭锅或电灯）中通过的电流相同，但是导线的电阻较小，而那些电器的电阻较大，所以，那些电器发热，而导线几乎感觉不到热。
［师］生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的。
（三）电热的利用和防止
［师］关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如……
［生］电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉……
［师］同学们举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器。
出示电炉。
［师］电热器的主要部分是发热体。同学们观察电炉由什么组成？
［生］主要是炉丝即电阻丝。
［生］还必须有炉盘，电炉盘是绝缘材料做成的。
［师］从实际考虑，电炉丝应该有什么要求？
［生］电炉就是要靠电炉丝发热的，所以炉丝的电阻应该很大。
［生］炉丝还应有较高的熔点，这样它在发热时才不容易烧断。
［师］同学们以电炉为例说明发热体是什么做的？
［生］发热体是由电阻（率）大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。
（教师出示“热得快”、电饭锅、电熨斗等电热器，并能将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体）
［师］我们了解了电热器，大家能不能说说使用电热有什么好处？
［生］电热清洁卫生，没有环境污染。
［生］热效率高，使用方便。
［生］能方便地调节，如控制温度，操作简单。
［生］……
［师］同学们知道了利用电热的好处。但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要设法防止。有关的内容，大家了解的有哪些呢？
［生］电机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，还会烧坏电机。
［生］有些导体上的绝缘材料会因温度过高，使绝缘材料迅速老化，甚至烧坏。
［生］电视机开的时间长了会发热。电视机后盖上有许多孔，就是为了能通风散热。
［生］电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害。
［生］老师用的投影仪上也装有小风扇，也是为了快点散热。
［生］农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会，等凉了再用，是为了防止电热可能造成的危害。
［师］同学们对电热的危害及防止了解的还真不少。老师这儿有一份电器的说明书，请大家仔细阅读，并分析说明其中的道理。
［投影］
教师引导学生着重注意以下内容：将电器置于通风良好处；勿使电器淋雨或受潮，长期不用的电器隔一段时间应该通电一次。
［生］电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害。
［生］电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用。长期不用的电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用。
［师］同学们分析得很好，大家一起来小结本节内容。
（四）小结
本节课我们学习了如下知识：
1．电流的热效应跟电阻大小的关系。
2．电热的利用及防止。
【板书设计】
1．电流的热效应
2．焦耳定律
P=I2R
在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。
3．电热的利用和防止
（1）电热的利用
电热器：利用电来加热的设备
发热体：
电热的优点：
（2）防止电热的危害
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