沪科版九年级物理全一册 16.4 科学探究电流的热效应教案

第四节 科学探究：电流的热效应
【教学目标】
1、知识与技能
(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。
2、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。
3、情感态度和价值观
介绍焦耳对电热探索的过程，引发学生勇攀科学高峰的热情。
【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。
【教学方法】
实验法、观察法、讨论法、归纳法。
【课前准备】
学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、质量相等的煤油、阻值不等的电阻丝、温度计、导线等。
【课时安排】
1课时
一、导入新课
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 电炉
实质:电能转化为热能。
它们利用的就是电流的热效应
2、 讲授新课
（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。
练习：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：A
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、猜想 ：
(1)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)导体电阻的大小有关
2、实验方法：控制变量法、转化法
实验一：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、视频
5、这是某同学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
6、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)
实验二：探究电流产生的热量与电流是否有关
1、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。
2、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 ）。
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、视频
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
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
6、结论：
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
实验三：探究电流产生的热量与电阻是否有关
1、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
2、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）（串联／并联）后接入电路。
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、视频
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
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
6、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，电流产生的热搬越（多）。
练习：1、如图所示，甲、乙两只烧瓶中装有质量相同，初温相同的煤油。闭合开关S后，观察到甲温度计比乙温度计示数上升的快。由此可判断电阻丝R1的阻值（大于）电阻丝R2的阻值（填“大于”或“小于”）。
2.为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”
，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置．已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1A.在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的；
B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关；
C.比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；
D.在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。
(三)、焦耳定律
英国物理学家焦耳，年轻时就从事电和磁的研究, 他做了许多实验研究热和功之间的联系，以及电流的热效应。
焦耳
历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，他于1840年最终发现这样的规律：
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。
2.公式：Q=I2Rt
电流的单位是安(A)，
电阻R的单位是欧( )，
时间t的单位是秒(s)。
3. 热量Q的单位是焦(J)
1J=1A2 Ω s。
思考：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热即：Q=W你能推导出焦耳定律吗？
若电流做的功全部用来产生热量
即:Q = W
又∵W = UIt
根据欧姆定律U = IR
∴Q = W = UIt = I2Rt
某导体的电阻是4欧，当2安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？
解：Q= I2Rt
=(2A)2 × 4Ω× 60s
=960J
答：1分钟产生的热量是960J。
（四）、电流热效应的利用和防止
1.利用：
电热器: 用电来加热的设备
工作原理：电流热效应
2.防止
电视机加散热窗计算机、电动机等还要加风扇
三、课堂练习
1、电视机，收音机，电脑等家用电热器放置一段时间后，要通电，这是利用（ ）来驱潮。
答案：电热
2、.某导体电阻为10Ω，通电5min产生的热量是1200J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是（ ）J。
答案：4800
3.下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
答案：A
4、将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1∶R2=2∶3。通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A.3∶2
B.2∶3
C.4∶9
D.9∶4
答案： B
四、课堂小结
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、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
3、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
1J=1A2 Ω s
科学探究：电流的热效应
一、电流的热效应
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。
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、实验方法：控制变量法、转化法
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
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
1J=1A2 Ω s
四、电流热效应的利用和防止
本节课主要内容是电流通过导体时，电能转化成热与电流、电阻、通电时间有关；电热的利用和防止。本节课的设计的体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，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，根据学生实际和课程标准的要求进行设计，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，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天。在教学过程中要让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性，与思维分析能力，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。