13.4 电流的热效应 教案（2024新课标）（核心素养目标）

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第十三章 电功和电功率
13.4 电流的热效应
教学目标：
1.物理观念：
（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利用与防治。
2.科学思维：
利用控制变量的方法探究电热与哪些因素有关。
3.科学探究：
体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
4.科学态度与责任：
会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。
教学重点： 通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系。
教学难点： 对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
教学课时：1课时
教学用具：电流表、电压表、带软塞的平底烧瓶、温度计、阻值相等电阻、阻值不同的电阻、导线、开关、滑动变阻器、电源、量筒、液体。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
电烤炉通电发热，迅速将食物烤熟，你知道它是根据什么原理工作的吗？
电饭煲通电发热，迅速将食物煮熟，你知道它是根据什么原理工作的吗？
二、新课讲授，师生互动
（一）电流热效应
电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作电流的热效应。
问题与思考
电热水壶能把水烧开，而与之相连的导线却几乎不发热。电流通过导体时产生热量的多少与电阻有关系吗 有什么关系 电热水壶把水烧开需要一段时间。电流产生热量的多少与通电时间有关系吗 有什么关系 通电导体产生热量的多少与通过它的电流有关系吗 有什么关系
电流的热效应与哪些因素有关 怎样确定出电流产生热量的多少
实验探究
利用电热器加热质量相同的同种液体，通过液体温度升高的情况判断通电导体产生热量的多少，具体方案如下。
选择两个阻值不同的电热丝，在相同的时间内通过大小相同的电流，比较使质量相同的同种液体温度升高的情况，判断哪个电热丝产生的热量多。
选择两个阻值相同的电热丝，在相同的时间内通过大小不同的电流，比较使质量相同的同种液体温度升高的情况，判断哪个电热丝产生的热量多。
如图所示的实验装置就是按照这种方案设计的。
实验探究
讨论需要测量哪些物理量及实验中应该注意什么。
质量相同的同种液体；
电阻相同的电热丝；
电阻不同的电热丝；
用电流表测量电流大小；
用停表测量通电时间；
用温度计测量升高的温度。
串联，控制电流相等；并联，控制电压相等；滑动变阻器改变电流的大小。
设计表格，进行实验并记录实验数据。
根据实验数据，分析实验结果，得出结论:
在电流大小和通电时间相同的条件下，容器内电热丝的阻值越大，液体温度升高得越 ；
在电热丝阻值和通电时间相同的条件下，通过容器内电热丝的电流越大，液体温度升高得越 ;
在电热丝阻值和电流大小相同的条件下，通电时间越长，容器内的液体温度升高得越 。
（二）焦耳定律
实验表明:导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应就越显著。
英国物理学家焦耳做了大量实验后，最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系。电流通过导体时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。这个规律叫作焦耳定律(Joule's law)，用公式表示为Q= I2Rt。
式中，Q表示热量，I的单位用安(A), R的单位用欧(Ω)，t 的单位用秒(s),则Q的单位就是焦(J)。
电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用。如图所示是我们常见的家用电热器，它们都是利用电流的热效应工作的。在科研、生产中，孵化器、电烤箱、烘干机等也应用了电流的热效应。
常见的用电器，例如电视机、计算机、电风扇等用电器工作时，都不可避免地发热。这也是电流热效应的表现，它既会浪费能源，又会由于升温使用电器有被烧毁的危险，因此很多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热部位安装电风扇等方法散热。
交流讨论
除了上述电流热效应的应用以及对电流热效应危害的防止实例，你还能举出哪些相关实例 与同学交流对电流热效应的看法。
用电热水壶烧水和用燃气灶烧水相比，从能量利用、环保以及经济的角度考虑，哪种方法更好
电热驱蚊器、电熨斗、电饭煲、电取暖器、电热孵化器、烘干机、电热水器、电烤炉、电烘箱、电烙铁、电热焊接器等等都是利用电流的热效应工作的。
用电热水壶烧水和用燃气灶烧水相比，从能量利用、环保以及经济的角度考虑，用电热水壶烧水效率高、环保、经济。
例题 标有“220V 880 W”电热水器，正常工作时，通过它的电流是多少？电阻是多少 通电1min产生的热量是多少？
解 正常工作时，通过它的电流是
= / =880 /220 =4A
正常工作电阻是
= / =220 /4 =55Ω
正常工作时产生的热量Q=W=Pt=880W×60s=52800J
三、总结反思，超越自我
1. 电流的热效应与什么因素有关
（1）电流通过导体，导体发热的现象叫做电流热效应。实质：电能转化为内能。
（2）实验探究：将电流产生的热量转化为液柱变化。控制电流、通电时间、电阻变量。电热与电流、电阻、通电时间有关
2.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。公式表述：Q=I2Rt。
3.电流热效应的利用与危害
利用电热加热——电热器
防止电热危害——减小电阻，散热。
四、板书设计，整合提升
1. 电流的热效应与什么因素有关
（1）电流通过导体，导体发热的现象叫做电流热效应。实质：电能转化为内能。
（2）实验探究：将电流产生的热量转化为液柱变化。控制电流、通电时间、电阻变量。电热与电流、电阻、通电时间有关
2.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。公式表述：Q=I2Rt。
3.电流热效应的利用与危害
利用电热加热——电热器
防止电热危害——减小电阻，散热。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 在实验探究“电热与哪些因素有关”中，下列说法不正确的是（ ）
A. 利用控制变量法进行探究
B. 用电热器加热质量相同的同种液体
C. 通过液体温度升高的情况判断通电导体产生的热量的多少
D. 阻值不同的电阻串联是为了控制电压相同、通电时间相同
2．下列用电器是利用电流热效应工作的是（ ）
A.电风扇
B.电冰箱
C.电饭煲
D.电视机
3．功率相同的电风扇、电视机、电烙铁，在相同时间内产生热量最多的是 ( )
A.电风扇
B.电视机
C.电烙铁
D.一样多
4．下列说法不正确的是（ ）
A. 电流通过导体时会发热的现象叫做电流的热效应
B. 电阻相等的两电阻丝并联，通过电流大的电阻丝产生的热量较多
C. 两不同阻值的电阻丝串联，电阻值大的电阻丝产生热量较多
D.电热器是内能转化为电能的用电器
5．电热器通电工作时，其工作部分会发出大量的热量，而导线部分却不怎么发热，原因是（ ）
A.工作部分与导线部分的电流大小不同
B.工作部分与导线部分的电阻大小不同
C.工作部分与导线部分的通电时间不同
D.工作部分与导线部分的产生的热量相同，但导线散热快
参考答案1.D；2.C；3.C；4.D；5.B。
六、作业：P123.T3
课外作业P122-123.T1、T2、T4。
P123 阅读材料 焦耳
教学反思：
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