北师大版九年级物理上册 13.4 电流的热效应 教案

13.4 电流的热效应
教学目标
【知识与能力】
1.知道电流的热效应及其应用。
2.知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
3.通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
【过程与方法】
通过实验探究电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间的关系，培养学生设计实验、分析现象、得出结论、通过大量的实验发现了电能转化为内能的定量的规律，这就是著名的焦耳定律。
【情感态度价值观】
能从利弊两个方面认识电热现象，体验用辩证的思想观点分析问题。
教学重难点
【教学重点】
焦耳定律的理解。
【教学难点】
通过实验，培养学生提出问题、猜想假设、设计实验方案、动手操作实验的能力。
教学过程
新课导入
在生产、生活实践中，常常需要用电产生热来为我们服务。
电热炼钢 电热来烧水 电暖器 电炉
实质：电能转化为热能。
它们利用的就是电流的热效应
进行新课
一、电流的热效应
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。
2.电流的热效应在生活中的应用
（1）电热毯就是利用电流的热效应制作的,通电后可以供人们取暖。
（2）电灯在工作时把电能转化为内能和光能，人们利用电灯来照明。
（3）电炉子在工作时把电能转化为内能，人们利用电炉子来烧水。
例：下列主要利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A.电烤火炉 B.电风扇 C.电视机 D.手机
答案：D
二、实验探究：电流产生的热量与什么因素有关
提出问题：电流产生热量大小与什么因素有关呢
猜想与假设：电流产生热量大小可能与以下因素有关
（1）电流产生热量与通电时间的长短有关。
（2）电流产生的热量可能与电流的大小有关。
（3）电流产生热量导体电阻的大小有关。
实验方法：控制变量法、转化法
实验原理：给电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被煤油吸收，煤油吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，煤油的温度升高得越高。用温度计测量煤油温度上升的多少，就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。
实验探究一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关
（1）设计实验：要研究通电时间对产生热量的影响，应该控制（电流）和（电阻）不变,改变(通电时间)。电流产生的热量用温度计示数表示。
（2）实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线、计时器、温度计。
（3）实验步骤：①按照实验电路图连接实物图。　 　
②检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。
③保持电流的大小不变，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
（4）记录的温度计的示数
时间t/min 0 1 2 3 4
温度t/℃ 20 22 24 26 28
结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越高，表明电流产生的热量越多。
实验探究二：探究电流产生的热量与电流大小是否有关
（1）设计实验：要研究电流大小对产生热量的影响,应该控制电阻和通电时间不变，改变电流的大小。
（2）实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线。
（3）实验步骤：①按照实验电路图连接实物图。 　 　　　　　　
②检查无误后接通电源，移动滑动变阻器使R1和R2的电流不同，观察温度计的示数。
（4）记录的温度计的示数
时间t/min 0 1 2 3 4
I=0.7A 温度t/℃ 20 22 24 26 28
I=1.4A 温度t/℃ 20 25 31 38 45
结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越高，表明电流越大，电流产生的热量越多。
实验探究三：探究电流产生的热量与电阻大小是否有关
（1）设计实验：研究电热器电阻的大小对产生热量的影响要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制电流和通电时间不变，则可以让两个阻值不同的电阻串联或并联后接入电路。
（2）实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线、温度计
（3）实验步骤：①按照实验电路图连接实物图。
②检查无误后接通电源，由于电路串联所以R1和R2的电流相同，观察温度计的示数。
（4）记录的温度计的示数
时间t/min 0 1 2 3 4
R1=5 温度t/℃ 20 22 24 26 28
R2=10 温度t/℃ 20 23 26 30 34
结论：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越高，表明电阻越大，电流产生的热量越多。
三、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。
为了纪念焦耳，这一规律又被称为焦耳定律。
焦耳简介：焦耳定律是英国物理学家焦耳经过无数次实验探索总结出来的。我们不仅要学习他发现的定律，而且要学习他的刻苦钻研的精神。
2.公式：Q=I2Rt
3.单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。
1J=1A2 Ω s。
4.理论推导：焦耳定律是焦耳在大量实验基础上归纳总结得出来的规律，还需要理论上的支持，我们能不能通过理论来推导出焦耳定律的数学表达式呢？学生讨论推导。
思考：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热即：Q＝W
W=UIt，且U=IR ∴Q=W=UIt=I2Rt ∴Q=I2Rt
通过理论推导，同样得出了焦耳定律的数学表达式，达到理论和实践的完美的统一。
5.电流通过导体做功全部转化为内能时热量的计算方法：
（1）Q = W；（2）Q = UIt；（3）Q= Pt；（4）Q= I2Rt；（5）Q =（U2/R）t。
6.利用焦耳定律解决实际问题：
（1）连接电路用的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？
（2）制作电炉子用的发热体应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？
（3）制作电扇电动机线圈的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？
练习设计
请完成《全易通》“题组练习”部分。
板书设计
电流的热效应
一、电流的热效应
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。
2.电流的热效应在生活中的应用。
二、实验探究：电流产生的热量与什么因素有关
实验探究一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关。
实验探究二：探究电流产生的热量与电流大小是否有关。
实验探究三：探究电流产生的热量与电阻大小是否有关。
三、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。
3.单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。
1J=1A2 Ω s。
4.理论推导
5.电流通过导体做功全部转化为内能时热量的计算方法：
（1）Q = W；（2）Q = UIt；（3）Q= Pt；（4）Q= I2Rt；（5）Q =（U2/R）t。
6.利用焦耳定律解决实际问题。