教科版九年级物理 第六章3.焦耳定律教案

第3节 焦耳定律
素养目标
1．能通过实例，认识电流的热效应。
2．能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。
3．会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热的利用与防止。
重点难点
重点：电流产生的热量与电流、电阻大小之间的关系。
难点：理解焦耳定律。
教学过程
新课导入
情景导入
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 从而引入新课。
复习导入
提出问题：电脑、电视、电烙铁、电饭锅、充电器，工作时能量是怎样转化的？
小组讨论确定答案。
学生回答：电脑、电视把电能转化为光能、声能和内能；电烙铁、电饭锅把电能转化为内能；充电器把电能转化为化学能和内能。
提出问题：这些电器在工作时有什么共同特点？
小组讨论回答：都有内能产生。
师：用电器消耗电能就是把电能转化为其他形式能的过程。只要电流通过导体，就有一部分电能或全部转化为内能。电能转化为内能的现象就叫做电流的热效应。焦耳定律就是研究电流通过导体时的热效应。今天我们就来学习第三节焦耳定律。
课堂探究
1.电流的热效应：电能转化为内能的现象。
电流通过灯泡的灯丝时，电能转化为光和热，灯丝变得灼热而发光，这是电流的热效应。给灯泡通电，灯泡的亮度不同，灯泡的亮度与什么有关呢？
学生观察不同亮度的灯泡：
（1）灯丝的粗细不同。
（2）长度相同，粗细不同的灯丝，电阻不同。
（3）灯泡的热效应跟灯丝的电阻关系。
2.电流的热效应与哪些因素有关
如图6-3-4将两条粗细一样、长度不同的镍铬合金丝（R1 、R1）串联起来，接在电源上，通过它们的电流相等。通电一段时间后，对这两段镍铬合金丝产生的热量，你有什么猜想？ 为了验证你的猜想，设计实验，比较在电流相同的条件下，相同时间内，两根镍铬合金丝产生的热量。
将两条粗细一样，长度不同的镍络合金丝（R1、R2）串联起来，接在电源上，通电一段时间后，这两段镍络合金丝产生的热量（Q1、Q2）猜想是什么关系？
积极思考，对各种可能提出猜想。
（1）Q1＞Q2（2）Q1＜Q2（3）Q1=Q2
能否利用手边工具验证你的猜想？你打算怎样验证你的猜想？老师可适当提示学生如何判断产生热量的多少，参照P95图6-3-4或图6-3-5。
要求并适当指导各小组讨论修改方案。
各小组就探究方案展开讨论。
各小组确定实验方案后，教师组织进行实验。
小组展开实验，记录下相关现象。
根据各小组实验情况，提示：
（1）两段镍铬合金丝串联，什么物理量相等？ （控制电流相等、通电时间相等）
（2）为显示产生热量的多少（Q1、Q2），要控制什么条件一样？
（3）什么现象说明产生热量多？
在教师的提示下，各小组进一步探究总结结论。
要求学生记录实验现象，填写验证卡。
总结实验现象，得出结论，填写验证卡。
组织各小组讨论得到小组结论，要求组内推举一位同学准备向全班汇报，全班总结交流实验结论。
小组内交流讨论，形成统一结论，并挑选出一名同学代表全组发言，各小组代表向全班汇报该组的实验结论。
教师在交流的基础上，总结结论：在相等时间内，电流相同时，电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多。
汇总后，全班学生在教师带领下针对实验结论展开讨论，总结得出结论。
在相等时间内，电流相同时，电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多。在电阻相同时，电流较大的导体比电流较小的导体产生的热量多。
3.焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量实验，与1840年最先精确确定电流通过导体产生的热量（电热）跟电流、电阻和通电时间的关系。
内容：电流流过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q= I2Rt
电热Q的单位：焦（J）
电流I的单位：安（A）
电阻R的单位：欧（Ω）
时间t的单位：秒（s）
适应范围：一切有电阻的导体产生的热。
4.电热的利用和危害的预防
实际生活和生产中，许多地方要利用电热，但也有要防止电热的，对照图6-3-6，分析它们各自是利用电热还是防止电热的，是怎样利用和防止电热的？
利用电热——加热
防止电热危害——散热或减小电阻
板书设计
3 焦耳定律
1.电流的热效应
2.猜想：电流的热效应的影响因素：电流的大小
电阻的大小
通电时间的大小
3.焦耳定律：
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。
公式：Q=I2Rt
4.电热的利用和防止
当堂检测
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（ B ）
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.将阻值为40 Ω的电阻丝接在电源两端,通电10 min,电流产生的热量是1.5×103 J,若将阻值为10 Ω的电阻丝接入同一电源的两端,通电10 min,电流产生的热量是( D )
A.1.5×103 J B.3.75×103 J C.7.5×103 J D.6.0×103 J
4.将阻值为R甲=40 Ω和R乙=10 Ω的两个电阻串联后接在电源上,相同时间内,两电阻中产生热量较多的是R甲(或甲)。若将两电阻并联后接在4 V的电源上,1 min内两电阻产生的总热量为120J。
5.一台直流电动机，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
教学反思
备课资源
一、家用电热器具的分类
1.按电加热方式的原理分类
电阻加热、远红外线加热、电磁感应加热和微波加热。
2.按用途分类
（1）电炊具:如电饭锅、电烤箱、电磁灶、微波炉、电热饮水机等;
（2）取暖用具:如电暖气、电热毯等；
（3）卫生洁具类及其他:如电热水器(电淋浴器)、家用消毒器、洗碗机、电熨斗、电烙铁等。
二、家用电热器具的基本结构
1.发热部件
主要功能是将电能转换为热能。常见的电热元件有电热丝、电阻发热体、红外线灯、管状红外线辐射元件、PTC电热元件等。
2.温控部件
主要功能是控制发热部件的发热程度，使电热器具所发出的热量符合要求。常用的温控部件有双金属式恒温控制器和磁控式温度调节器。近年来PTC温控部件、电子温控以及微电脑温控部件逐渐被广泛采用。
3.安全装置
安全装置(温度保险器)的功能是当电热器具的发热温度超过正常范围时，自动切断电源，防止器具过热，确保安全。常用的安全装置有温度熔丝等。