16.4科学探究：电流的热效应教案2023-2024学年沪科版物理九年级全册

16.4 科学探究：电流的热效应
教学目标
1.知道并会探究电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
2.掌握焦耳定律的内容及其数学表达式。
核心素养
实践创新
1.劳动意识：通过实验探究，知道电流产生的热量与通电时间、电流、电阻的定性关系;
2.技术运用：通过对科学家焦耳的生平及科研成果的介绍，以激励学生学习科学家执着研究的精神，并理解焦耳定律内容及表达式
教学重难点
了解电功与电热的关系。
教学过程
一、导入新课
电流的热效应
电路通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
问题与思考
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？
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
猜想与假设
跟电阻有关
跟电流有关
跟电流有关
实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
实验方法
（1）当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
（2）电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？
转换法
探究电流产生热量的多少与哪些因素有关
猜想：电流产生的热量与通过导体的电流大小、电阻大小、通电时间有关
1）实验探究方法：控制变量法
2）根据下列所给的器材设计实验电路图来完成所探究的实验
3）设计方案
①控制电阻大小与通电时间相同，改变电流大小，探究电流产生的热量与电流大小的关系
②控制电流大小与电阻大小相同，改变通电时间，探究电流产生的热量与通电时间的关系
③控制电流大小与通电时间相同，改变电阻大小，探究电流产生的热量与电阻大小的关系
实验数据
结论：电流通过导体产生的热量与电流大小、电阻大小、通电时间有关；电流越大，电阻越大，通电时间越长，电流产生的热量越多
二、新知探究
焦耳定律
总结：热量与电流、电阻和通电时间的公式
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。
Q = IRt
Q的单位：J
I的单位：A
R的单位：Ω
t的单位：s
想一想：W和Q的关系
1、当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即：Q = W = UIt = IRt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2、当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
电能→内能+机械能 W＞Q
电流热效应的应用与控制
1、电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
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。
2、电热的防止
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。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。
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。
3．电热的危害
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。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。
解释现象
现象一、灯泡在刚开始通电不是很热,可过了一会就很热
现象二、通电后电阻丝热的发红而电源线温度没有太大的变化
现象三、家里的用电器不能无限度的接入，过多的 接入会引起保险丝烧断或跳闸现象
现象四、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（电热）来驱潮。
现象五、电视机外壳的散热窗，计算机的散热扇，电冰箱放置时后背面与墙壁保持一定的距离。这是都因为为了防止（电热）带来的危害。
三、课堂小结
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能的现象。
2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。
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=IRt。