教科版初中物理九年级上6.3焦耳定律教案

6.3焦耳定律
【学习目标】
1.通过实验理解焦耳定律，记住焦耳定律的计算公式并能应用公式进行简单的计算。
2.了解电流热效应的广泛性知道改变电热的方法。
【教学重难点】
重点：理解焦耳定律
难点：通过实验探究得出电流的热效应跟电阻、电流、时间之间的关系。
【教学方法】
讲解法，集体讨论法。
【教学过程】
新课导入：在我们生活中，用电器通电后都伴有热现象产生。电器的整体温度会升高。利用这种现象，制造出了许多生活电器：电炉、电慰斗、电饭煲、电暖气等， 这些家用电器的共同特点是什么？
新课讲授：
知识点1：电流的热效应与什么因素有关
什么是电流的热效应：电流通过导体时，电能转化成内能的现象，叫做电流的热效应。产生的热量叫做电热。
想一想：电流通过导体或用电器都会产生热量，其产生的热量与什么因素有关呢？
猜想：电热可能跟电流、电阻、通电时间有关
演示一：在通电电流和时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电阻的关系
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量会使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。
探究方法：控制变量法、转换法
演示二：在电阻和通电时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电流的关系
控制不变的量是：电阻、通电时间；
现象：电流较大的这边的液柱上升较高；
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。
知识点2：焦耳定律
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
其中：Q—导体产生的热量，单位焦（J)
I—通过导体的电流，单位安（A)；
R—导体电阻，单位欧（Q)；
t—通电时间，单位秒（s)
知识点3：电流热效应的利用危害
电热的利用：
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。
利用电流热效应工作的电器叫作电热器。电热器的主要组成部分是发热体-电阻丝。
电热的危害：很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。温度过高会对电器带来危害，如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
缺点：浪费电能，电线老化，影响用电器使用寿命。
想一想：电流通过导体或用电器都会产生热量，其产生的热量与什么因素有关呢？
课堂练习：
1．如图所示电路中，已知R1＞R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量最多的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：两个电阻串联时，总电阻等于各分电阻之和，总电阻越串越大，大于任何一个分电阻；
并联时，总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，总电阻越并越小，小于任何一个分电阻；
由题知，R1＞R2，所以四个选择中电路的总电阻关系为RB＞RC＞RD＞RA；
电源电压U和通电时间t相同，根据Q＝W＝t可知，总共放出的热量关系为QA＞QD＞QC＞QB。
故选：A。
2．如图，2只相同的烧瓶，瓶寒上各插入1支温度计，瓶内装有电阻丝，电阻丝的阻值分别为R1、R2；在2只烧瓶中装入煤油或水，两电阻丝接入相应电路，无法完成的实验是（　　）
A．探究Q与I、R、t的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且串联，探究电热与电阻大小的关系
B．探究Q与I、R、t的关系时，烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且并联，探究电热与电流大小的关系
C．烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若R1＝R2且串联，比较水和煤油的吸热能力
D．烧瓶中分别装入等质量的水和煤油，若R1＝R2且串联，粗略测量煤油的比热容
【解答】解：A.要探究“电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系”，应控制电流相同、通电时间相同、液体的质量、种类相同，而电阻的大小不同，所以当烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且串联时，可以探究电热与电阻大小的关系，故A可以完成；
B.要探究“电流通过导体产生的热量与电流大小的关系”，应控制电阻相同、通电时间相同、液体种类和质量相同，而电流的大小不同，所以当烧瓶中装入等质量的煤油，若R1＜R2且并联，不能探究电热与电流大小的关系，故B无法完成；
C.在探究水和煤油的吸热能力时，采用的是控制变量法，需要控制水和煤油的质量和初温相同，实验中需要将阻值相同的两电阻丝串联，这样保证电热丝在相同时间内放出的热量相同，通过比较升高的温度来比较水和煤油的吸热能力，故C可以完成；
D.若R1＝R2且串联，两电阻的电流和电阻相同，根据Q＝I2Rt知在相同时间内电流产生的热量相同，可以让相同质量的水和食用油吸收相同的热量，则能粗略测量食用油的比热容，故D可以完成。
故选：B。
3．一只电热水壶有两根电阻丝，其阻值R1＞R2，现在把这只电热水壶接入照明电路中将一壶水加热至沸腾，则下列说法正确的是（　　）
A．只接入电阻丝R2，所用时间最短
B．将两根电阻丝串联后接入电路中时，所用时间最短
C．将两根电阻丝并联后接入电路中时，所用时间最短
D．两根电阻丝无论串联和并联，所用时间都相等
【解答】解：电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关；分析各连接方式可知：两电阻串联时电路电阻最大，并联时电阻最小；电源电压不变，由Q＝W＝t可知，放出相同的热量时，两电阻并联时所用时间最短，两电阻串联时所用时间最长，故C正确。
故选：C。
4．下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（　　）
A．电热孵化器孵小鸡 B．电热水壶烧水
C．电熨斗熨衣服 D．电脑防热风扇
【解答】解：
A.用电热孵化器孵小鸡，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故A不符合题意；
B.使用电热水壶烧水，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故B不符合题意；
C.用电熨斗熨衣服，将电能转化为内能，属于利用电流的热效应，故C不符合题意；
D.启动电脑防热风扇可给电脑降温，是为了防止电热产生危害，故D符合题意。
故选：D。
课堂小结：
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问成正比，这个规律叫做焦耳定律
2.公式：Q=I2Rt
3.单位：公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（9）
通过的时间t的单位要用秒（s）这样，热量Q的单位就是焦耳（J）。
作业布置：
【板书设计】
第3节焦耳定律
一、电流的热效应与什么因素有关
1.电流的热效应：电能转化为內角的现象
2.电流的热效应与什么因素有关
电流、电阻、通电时间
二、焦耳定律
1.内容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
2.公式：Q=I2Rt
三、电流热效应的利用与危害
1.利用：电热水器、电饭锅等
2.防止
【课后反思】
串、并联电路中的焦耳定律
对于纯电阻电路，电流做功消耗的电能全部转化为内能（Q＝W），这时以下公式均成立Q=UIt，
Q=t，Q=Pt；对于非纯电阻电路，电能除了转化为内能，还要转化为其他形式的能量。求Q时只能用Q=I2Rt。
1．在串联电路和并联电路中，电流产生的总热量等于部分电热之和；Q=Q1+Q2+Q3+···。
2．串联电路中，各部分电路的热量与其电阻成正比，即=；
并联电路中，各部分电路的热量与其电阻成反比，即=。
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