九年级物理全册 第十八章 电功率 第4节 焦耳定律教案 （新版）新人教版-（新版）新人教版初中九年级全册物理教案.docx

第4节《焦耳定律》
【教学目标】
1.知识与技能
理解电流的热效应。
理解焦耳定律。
知道理解和防止电热的场合和方法。
2.过程与方法
通过实验探究电流的热效应与电流、电阻的关系。
3.情感态度和价值观
具有对科学的求知欲、乐于探索日常生活中的物理学道理，乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。
【教学重点】
电流产生的热量与电流、电阻大小之间的关系。
【教学难点】
理解焦耳定律。
【教学方法】
合作 探究 交流
【教学用具】
多媒体课件 焦耳定律演示器
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
展示图片，讨论热量的来源，以此引入新课

电热水器提供热水 电暖气提供热量

电熨斗熨烫衣物 电烤箱烘烤食品
二、探究新知
（一）电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
电暖气 电饭锅 电热孵卵器 电热毯等。

知识拓展
电流的三大效应

电流的热效应 电流的磁效应 电流的化学效应
交流讨论
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
猜想与假设
1、可能与导体电阻大小有关
电阻越大，电流热效应越大
2、可能与电流大小有关
电流越大，电流热效应越大
3、可能与通电时间长短有关
通电时间越长，电流热效应越大
设计实验
讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
讨论2、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫转换法。
实验原理：利用气体的热胀冷缩。
实验器材：两个透明容器中密封着等量的空气，容器中各有一段电阻丝，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而得出电热的多少。
实验装置

R1=5Ω
R2=10Ω
实验1：研究电热与电阻关系

结论：在电流相同、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：研究电热与电流关系

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结论：在电阻相同、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。
焦耳，英国物理学家，用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。他的研究为能量守恒定律奠定了基础。
焦耳定律内容：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。
热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可表示为：
Q = I2Rt 
电能与电热的关系
1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
　　Q=W=UIt=I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2．当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电动机的机械能：电能转化为机械能，W>Q
例题
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
解：电阻丝中的电流：
5min电热丝产生的热量：
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 Ω×300 s = 6 480 J
交流讨论
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
（二） 电热的利用和防止
1. 电热的利用

用来加热 电热孵卵器
电热器：用电来加热的设备。
电热器的发热体：电阻大、熔点高
工作原理：电流热效应
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。
电热的危害与防止

防治方法：散热窗、散热片、散热风扇、通风等
三、课堂小结
1、电流通过导体时，电转化为热的现象，叫电流的热效应。
2、焦耳定律：Q=I2Rt
3、利用电流热效应来工作的用电器叫电热器，电热器的发热体：电阻大、熔点大。
4、要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害。
四、 课堂练习
1.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入220V的电路中，通电时间相同，电流通过它们产生的热量最多的是（ A ）
A．电烙铁 B．电视机
C．电风扇 D．一样多
2.电炉的电阻丝热得发红，而与它串联的铜导线却不发烫，这是因为铜导线（ A ）
A．电阻较大 B．电阻较小
C．通过的电流较大
D．通过的电流较小
3.一台直流电动机，线圈电阻为0.5Ω，接在12V的电源上时，通过的电流为2A，（1）这台电动机工作5min消耗多少电能？（2）有多少电能转化为机械能？
解：（1）消耗的电能：
W=UIt=12V×2A×300 s=7200J
（2）五分钟，电流通过电动机产生的热量：
Q = I2Rt=(2A)2×0.5 Ω×300 s= 6 00 J
W机=W-Q=7200J-600J=6600J
五、 作业布置
完成本节动手动脑学物理
板书设计
18.4 焦耳定律
一、 电流的热效应
二、 实验演示电热的影响因素
三、 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。
热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可表示为：Q = I2Rt
纯电阻电路： 　Q=W=UIt=I2Rt
　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电动机的机械能：电能转化为机械能，W>Q
四、电热的利用与防止

【教学反思】
本节主要内容是电流通过导体时，电能转化为内能时与电流、电阻、通电时间有关；电热的利用和防止。本节课的设计理念体现了从生活走向物理，从物理走向社会，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯。通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，充分发挥学生的主体作用，充分调动学生学习的积极性，培养了学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系， 使学生达到学以致用。