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第 4 节 焦 耳 定 律
【教学目标】
1.知道电流的热效应。
2.知道焦耳定律。
3.知道电热的利用和防止。
【教学重难点】
1.重点:通过实验探究电流通过导体产生的热与哪些因素有关。
2.难点:焦耳定律的理解和应用。
【课前准备】
教师:多媒体课件、学生电源、导线、开关、U 形管、橡胶导管、电阻丝
(5 Ω 两根、10 Ω 一根)、红墨水、带接线柱的密闭玻璃容器。
学生:电源、小灯泡、电阻丝、开关、导线、滑动变阻器。
【教学过程】
【情境引入】
有一天,孙明放学回家后接到妈妈的电话,妈妈嘱咐他好好写作业,不要看电视。等妈妈下班回家时看
到孙明在写作业,电视机也没打开,很高兴。可妈妈用手摸一下电视机的后盖就发现,孙明没有按照妈妈说
的做,看过电视。你知道孙明的妈妈是根据什么道理判定的吗?
学生讨论交流回答。
多媒体展示几组用电器图片:
通过这些用电器电能的转化,引导学生总结出电流的热效应,引出课题。
【互动新授】
(一)电流的热效应
1.定义:
利用多媒体课件图片,分析其能量转化,得出电流的热效应。电流通过导体时电能转化成内能,这个现
象叫作电流的热效应。
2.影响电流产生热量多少的因素:
探究问题:电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红,而导
线却几乎不发热?换句话说,电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
学生讨论猜想:(1)跟导体的电阻有关。
(2)跟导体的材料有关。
(3)跟导体两端的电压有关。
(4)跟电功率有关……2
教师对学生的猜想进行归纳说明,物理学家通过大量的实验发现:电流通过任何导体产生的热的多少
跟通电时间、电流大小、电阻大小有关。
(1)教师演示实验,提出问题:
①两电阻的阻值不同,串联在一起,我们探究的是电流通过导体产生的热跟哪个因素的关系?
②两个透明容器中装着等量的空气,U 形管中液面高度的变化反映了什么?
③在此实验中我们控制了什么量不变?
学生讨论交流:①电阻丝的阻值不同;②U 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化;③实验中
控制了电流、通电时间、密封容器中的空气质量不变。
教师对于学生的回答给予鼓励和肯定,同时引导学生总结:
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。
(2)教师改装实验,演示:
提出问题学生思考:
①左右两个容器中的电阻相同,通过的电流相同吗?若不同,则通过哪个电阻的电流大?
②在这种情况下,我们控制什么量不变?
③我们探究的是电流通过导体产生的热跟哪个因素的关系?
教师操作实验,学生注意观察,讨论交流回答:
①它们通过的电流不同,左边通过的电流大。
②左右密封容器中的电阻相同,通电时间相同,密闭容器中的空气质量相同。
③探究的是电流通过导体产生的热跟电流的关系。
教师引导,学生讨论实验的结论: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。
(3)由此教师追问:若电阻相同、通过的电流相同,通电时间不同,那么 U 形管中液面的高度会怎样变
化?
学生根据刚才的实验和生活经验得出:若电阻相同、通过的电流相同,通电时间越长,电阻产生的热量
越多。
(二)焦耳定律:
教师总结以上结论,得出焦耳定律。3
1.焦耳定律:
英国物理学家焦耳做了大量的实验,最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻、通电时间的关系。
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。公式:Q=I2Rt。
2. 焦耳定律公式的推导:
教师让学生回顾电功,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。如果电能全部转化为内能,
而没有同时转化为其他形式的能量,那么电流产生的热量 Q 就等于消耗的电能 W, Q=W=UIt,根据欧姆定律
U=IR,就得到 Q=I2Rt。
3.焦耳定律的应用:
教师:现在我们知道了焦耳定律,那么电炉工作时,为什么电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热?
学生思考回答:电炉丝和导线串联,通过的电流和通电时间相同,但电炉丝的电阻要比导线的电阻大得
多,所以产生的热量不同。
多媒体展示课本例题,学生自主完成,提示学生计算单位的统一。
(三)电热的利用和防止
教师提出问题:我们知道了电流通过导体时会有热效应,生活中,哪里用到电热了?
学生:电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器、电褥子……
电热的利用在生活中很常见,那么有时我们不需要电热,又有哪些是需要防止电热的?
学生举例,教师多媒体展示:
这些都是人们不希望的,引导学生找到解决这类问题的方法,由此说明事物的两面性。
【课堂小结】
老师:今天你学到了什么,有什么成功的经验和收获?
学生:1.知道了什么是电流的热效应,焦耳定律的内容和公式。
2.知道电热在生产和生活中的利用和危害,以及如何防止。
【板书设计】
第 4 节 焦 耳 定 律
1.电流的热效应。
2.焦耳定律:
(1)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。
(2)公式:Q=I2Rt
电能全部转化为内能:Q=W=UIt、Q=W=Pt
3.电热的利用和防止。
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