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人教版九年级物理第十八章第四节《焦耳定律》分层作业
基础部分
如图，生活中许多用电器接通电源后，都伴有 现象产生。电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的 。
如图所示的实验装置中，两个透明的容器中密封了 相等的空气，容器中的两个电阻丝串联起来接入电源，此时，流过两个电阻丝的 相等；通电一段时间后，根据图中U型管液面的高度差的不同，可知当电流和通电时间相同时， 越大，电流通过导体产生的热量越多。其中U型管液面的高度差反映了电流通过导体产生的热量的多少，这种研究问题的方法是 。
如图所示的实验是探究 的大小与电流通过导体产生的热量的多少的关系；根据图中的实验现象，可得出结论，在 和 都相同时，电流越 ，电流通过导体时产生的热量就越多。
电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。这就是焦耳定律的内容。其表达式为 。
如图所示，电炉在通电时，由于电炉丝与导线的连接方式是 ，所以通过二者的 是相等的。但是由于导线的电阻远远 电炉丝的电阻，根据 定律，通电时间与电流都相等时，电阻越大，产生的热量越 ，因此电炉丝热的发红，而导线却不发热。
生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器，都是利用 的例子；电视机的后盖有很多孔，电脑上的微型风扇等都是为了及时 。过多的 如果不能及时散失,会产生许多安全隐患。
如图所示的自制便携式封口机，使用电压为3V的电源，接通电路发热电阻温度升高，利用电流的 实现高温封口。阻值为1Ω的发热电阻10s内产生 J的热量。封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 (填“大”或“小”)的。
电阻丝电阻为120Ω，接在220V的电路中，要产生3.63×105J的热量，需通电 min。
巩固提升
有一只电烙铁，如图，如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是( )
A.把电阻丝剪去一小段 B.更换一根较粗的电阻丝
C.与电阻丝串联一个电阻 D.与电阻丝并联一个电阻
将标有“220V100W”字样的电视机、电风扇、电热水袋都接入家庭电路中，正常工作相同时间，则( )
A.电视机产生的热量最多 B.电风扇产生的热量最多
C.电热水袋产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
取口香糖锡纸，剪成如图1所示形状，其中AB和CD段等长。戴好防护手套，将锡纸条(带锡的一面)两端连接电池正、负极，如图2所示，发现锡纸条很快开始冒烟、着火。下列分析正确的是( )
A.通过AB和CD段的电流不相等 B.正常情况下，AB段会先着火
C.AB和CD段的电压相等 D.AB和CD段的电阻相等
两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则在相同的时间内，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4
（计算题）一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω。求：
(1)电烙铁的额定功率；
(2)电烙铁在额定电压下通电10分钟产生的热量。
（作图题）在探究电流通过导体产生的热量与电流的关系的实验中，实验器材如图所示。请：
①选择合适的电阻，并标在虚线方框内；(供选择电阻：R1=5Ω、R2=10Ω、R3=10Ω)
②用笔画线代普导线补充完整电路的连接。
（实验探究）实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油、完全相同的温度计A和B，烧瓶内还分别装有阻值不同且不变的电阻丝R1和R2(R1>R2)。小力将它们与滑动变阻器、学生电源、开关、以及导线连接组成如图所示的电路，探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”。
(1)此实验通过 反映电流通过导体时产生热量的多少；
(2)闭合开关S，通电一段时间后，观察到温度计A的示数比温度计B的示数 (选填“大”或“小”)，说明电流通过导体产生的热量跟 有关。
难点突破
如图甲是小灯泡L和电阻R的I-U图象。将小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中，只闭合S1时，电流表的示数为0.5A。电源两端电压保持不变,下列说法中正确的是( )
A.只闭合S1时，小灯泡工的电阻为2Ω
B.只闭合S1时，小灯泡L的功率为8W
C.再闭合S2后，电路总功率的增加量为2.8W
D.再闭合S2后，1min内电阻R产生的热量为48J
参考答案
热、热效应
质量、电流、电阻、转换法
电流、通电时间、电阻、大
二次方、电阻、通电时间、Q=I2Rt
串联、电流、小于、焦耳、多
电热、散热、电热
热效应、90、大
15
C
C
B
A
（1）40W（2）2.4×104J
如图所示：
（1）温度计示数升高的多少 （2）大、电阻
D
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人教版九年级物理第十八章第四节《焦耳定律》教学设计
课题 18.4 焦耳定律 单元 第十八章 学科 物理 年级 九年级
教材分析 一、章节地位与意义焦耳定律是九年级物理第十八章第四节的核心内容，也是整个初中物理学习的重要一环。它不仅是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现，而且是对电能、电功率应用的总结，更是从电热角度认识安全用电的理论基础。因此，这一章节在物理学习中起着承上启下的关键作用。二、内容概述本节教材主要包括“电流的热效应、焦耳定律和电热的利用与防止”三部分内容。首先，通过引入电流通过导体时产生的热效应，帮助学生理解电能转化为内能的过程。接着，详细阐述焦耳定律的公式和含义，使学生掌握计算电热的方法和原理。最后，通过讨论电热的利用与防止，引导学生认识电热在日常生活中的应用以及可能带来的安全隐患。三、教学重点与难点教学重点在于理解焦耳定律的公式和含义，以及掌握计算电热的方法。通过实验教学和理论推导相结合的方式，使学生深入理解焦耳定律的本质和应用。教学难点在于如何引导学生设计实验并分析得出电流热效应的影响因素。这需要教师在教学过程中注重培养学生的实验设计能力和数据分析能力，通过引导学生观察实验现象、分析实验数据，从而得出正确的结论。四、教学方法与手段针对本节教材的特点和学生的学习情况，教师可以采用观察法、讨论法、讲练法等多种教学方法相结合的方式进行授课。通过实验演示和小组讨论等形式，激发学生的学习兴趣和积极性，提高他们的参与度和学习效果。同时，教师还可以利用多媒体教学资源，如课件、视频等辅助教学手段，使抽象的理论知识更加直观生动，便于学生理解和掌握。五、教学评价与反馈在教学过程中，教师应注重对学生的学习情况进行及时评价和反馈。通过课堂练习、课后作业等形式，检验学生对焦耳定律的掌握情况，并针对存在的问题进行有针对性的指导和帮助。此外，教师还可以鼓励学生进行自我评价和相互评价，培养他们的自主学习能力和合作精神，促进他们的全面发展。
2022新课标要求 首先，新课标要求学生理解和掌握焦耳定律的基本概念和内容。这包括理解电流通过导体时会产生热量，以及这种热量与电流强度、电阻和通电时间之间的定量关系。学生应该能够利用焦耳定律进行简单的计算，解释一些生活中与焦耳定律相关的现象。其次，新课标注重科学探究能力的培养。在《焦耳定律》这一节中，学生应该通过实验来探究影响电流热效应的因素，体验科学探究的过程，掌握控制变量的物理方法。通过实验，学生能够更加深入地理解焦耳定律的实质和应用。此外，新课标还强调物理知识与生活实际的联系。在《焦耳定律》的教学中，教师应该引导学生关注生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法。这有助于学生形成“从生活走向物理，从物理走向社会”的学习理念，提高他们将物理知识应用于实际问题的能力。最后，新课标还注重培养学生的创新思维和实践能力。在《焦耳定律》的教学中，教师可以设计一些具有挑战性的问题或实验，鼓励学生进行思考和探索，培养他们的创新精神和解决问题的能力。
学习目标与核心素养 一、学习目标1. 知识与技能： ①理解焦耳定律的基本概念、定义及物理意义。 ②熟练掌握焦耳定律的公式，并能够运用其进行相关的计算。 ③了解电流热效应的现象及其与能量的转化关系。 ④能够通过探究影响电流热效应的因素，深入理解焦耳定律的内容。2. 过程与方法： ①通过实验探究的方法，学习焦耳定律的相关内容，培养实验探究能力和观察能力。 ②学习并运用控制变量法和转换法进行实验设计和数据分析。 ③通过对不同公式的推导变形，锻炼推导能力和理论分析能力。3. 情感态度与价值观： ①体会物理学的乐趣，激发对科学探索的热情。 ②培养严谨的科学态度和实事求是的精神。 ③树立学好科学文化知识为社会服务的观念，了解电热的危害和防止方法。二、核心素养1. 物理观念：形成对焦耳定律、电流热效应等物理概念的深刻理解，并能够将其应用于实际生活中，解释相关现象。2.科学思维：通过实验探究和理论分析，培养逻辑思维、推理能力和批判性思维，提高问题解决能力。3. 科学探究：掌握科学探究的基本方法，包括实验设计、数据收集和分析等，能够独立或合作开展科学探究活动。4. 科学态度与责任：培养严谨、求实、创新的科学态度，关注科技发展对社会的影响，并承担起相应的社会责任。
学情分析 一、学生背景与认知特点九年级的学生已经具备了一定的物理基础知识，对于电学的基本概念和原理有了初步的认识。然而，对于焦耳定律这一深入电学领域的概念，学生们往往感到陌生和抽象。因此，在教学过程中，需要注重理论与实践的结合，通过生动的实验和具体的案例，帮助学生理解并掌握焦耳定律。此外，九年级学生的逻辑思维能力和抽象思维能力正在逐步发展，但尚未完全成熟。因此，在教授焦耳定律时，需要采用循序渐进的方式，从简单的现象入手，逐步引导学生深入探究其背后的原理和规律。二、学生对焦耳定律的初步认识在学习焦耳定律之前，学生可能已经接触过电流的热效应这一概念，对电能转化为热能的现象有一定的了解。然而，对于焦耳定律的具体内容、适用范围以及应用方法等方面，学生往往缺乏深入的认识。因此，教师需要在教学过程中，帮助学生建立起对焦耳定律的全面认识，理解其内涵和外延。三、学生可能存在的困难和问题1. 理论知识的抽象性：焦耳定律涉及电流、电阻、时间和热量等多个物理量之间的关系，这些关系往往以数学公式的形式呈现，对于部分学生来说可能较为抽象和难以理解。2. 实验操作的复杂性：在进行焦耳定律的实验探究时，需要学生具备一定的实验操作能力和数据处理能力。然而，由于实验条件的限制或学生操作技能的不足，可能会导致实验结果的偏差或无法得出正确的结论。3. 实际应用的综合性：焦耳定律在实际生活中有着广泛的应用，如电热器的设计、电路的安全防护等。然而，对于如何将这些理论知识应用于实际问题中，学生可能感到困惑和无从下手。四、教学建议与策略1. 加强理论知识的讲解与梳理：通过生动的比喻和形象的演示，帮助学生理解焦耳定律的基本概念和原理；同时，对公式进行详细的推导和解释，使学生能够掌握其适用范围和限制条件。2. 注重实验教学的设计与实施：设计简单易行的实验方案，让学生在亲自动手操作的过程中感受焦耳定律的实际应用；同时，加强对实验数据的处理和分析能力的培养，使学生能够得出正确的结论并理解其背后的物理意义。3. 联系实际生活进行案例教学：通过引入实际生活中的案例和问题，让学生感受到焦耳定律的实用性和重要性；同时，引导学生分析问题、提出解决方案并进行讨论交流，以提高学生的综合应用能力和问题解决能力。
重点 焦耳定律的理解、焦耳定律的应用、电热的计算。
难点 教学难点：电热大小的影响因素、实验设计与分析、焦耳定律公式的物理意义
材料准备 干电池（5号）、干电池（1号）、锡箔纸，废旧钥匙、热熔胶、细铜丝、焦耳定律演示器、泡沫、多媒体课件等。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 教师：同学们，今天我们将要学习一个非常重要的定律，焦耳定律。首先，我们来观察两个演示实验。演示1：电热切割机用热熔胶将两个废旧钥匙粘在5号电池的两极上，在将一段细铜丝接在两把钥匙的末端，用它来切割塑料泡沫。教师：大家看清楚了吗？这样做成的简易电热切割机切开泡沫，不但可以切自己想要的形状，还能保证切出来的边缘又整齐、又光滑。演示2：户外取火教师：如果你现在身处户外，想要生火做饭，但是你翻遍了随身物品，却没有引火之物。不要急，你可以按照下面的方法生火。将口香糖的锡箔纸剪成中间窄两端宽的条状，然后用有锡箔的那一面连接电池的正负极，过一会，纸燃烧起来。教师：看了前面的两个实验，你会有什么想法？教师：非常正确，生活中的很多现象都证明了电流在流经导体时会将电能转化成内能，产生热量。这就是电流的热效应。接下来，我们就将正式进入《焦耳定律》的学习，一起去探索电流产生热量的奥秘吧！ 观察实验。回答：电流通过导体时会产生热量。 演示实验导入。引起学生好奇、引发学习兴趣。确定学习目标。
讲授新课 电流的热效应电流的热效应请大家阅读教材99页内容，结合刚才看到的演示实验，回答：什么是电流的热效应？利用电流热效应工作的用电器提问：结合生活经验，你知道有哪些用电器是利用电流的热效应工作的吗？探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关提出问题PPT演示：电炉丝和导线教师：请大家观察屏幕，在生活中我们经常用到电热器，比如电炉。请大家思考下面的问题。提问：电炉丝和导线是串联的还是并联的？提问：那么根据串联电路的特点，电炉丝中的电流与导线中的电流的大小是什么关系？提问：既然电流相等，那么为什么接通电源后，电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？教师：很好，接下来我们要继续演示实验探究“电流通过导体产生热量的多少与什么有关”，猜想与假设教师：首先，我们先进行猜想和假设，我们都知道，电流通过导体产生热量的过程，电流做了功，把电能转化成了内能，而电流做功的多少与电流的大小有直接关系，所以你的猜想是什么？教师：很好，电流做功的多少除了和电流的大小有关，和通电的时间也有关系，所以，你的猜想是？教师：在电压一定的情况下，什么会影响电流的大小？对产生热量有影响呢？设计实验教师：我们通过刚才的分析，认为电流通过导体时产生热量的多少跟电流的大小、电阻的大小和通电时间都有关系，也就是说，影响因素不止一个，那在实验当中我们要用到什么方法？教师：很好，但在实验中我们还会遇到一个问题，那就是我们无法测量产生热量的多少。在这种情况下，通常我们会使用什么方法来解决呢？展示实验装置：教师：大家请看，这套装置就是本次实验用到的器材了。两个相同透明的容器各与一个U型管线连接，用水将U型管封住，在容器里形成密闭的空间。容器中装有电阻丝，当通电一段时间后，电阻丝发热，会使容器中的空气吸收热量而膨胀，这时U型管中两个液面会有什么变化呢？教师：很好，那么这两边高度差的不同说明了什么问题？教师：这是什么方法？教师：具体说，是用什么来表示什么？教师：非常好，接下来我们再来分析如何控制变量。如果要探究产生的热量与电阻大小的关系，要控制什么量相同？什么不同？教师：只要我把两个电阻同时接进电路中，就可以控制时间相同；若要控制电流相等，两个阻值不同的电阻应该串联还是并联？教师：很好，如果要探究产生的热量与电流大小的关系，我们应该怎么办？教师：大家思考，如果把两个阻值相同的电阻丝直接并联在电源两端，各自形成一个支路来进行实验可不可以，为什么？演示实验教师：分析完毕，下面我要进行演示，请同学们认真观察实验过程中U型管液面的变化，比较液面高度差的大小，分析得出结论。依次演示实验。得出结论提问：通过观察第一个实验，能得出什么结论？提问：通过观察第二个实验，能得出什么结论？教师：在实验过程中，观察任意一个容器的U型管液面高度差的变化，会发现随通电时间增加，液面的高度差也不短增加，这说明什么问题？焦耳定律介绍焦耳教师：刚才，我们通过演示实验探究了电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的关系；但这只是定性地了解。第一个通过实验定量测出电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的关系并正确给出了数学表达式的人是英国的物理学家焦耳。PPT展示焦耳的图片。讲解焦耳生平及主要成就。焦耳定律的内容、计算公式教师：请大家阅读教材100页的内容，回答以下问题：提问：焦耳定律的内容是什么？提问：焦耳定律用公式如何表达？焦耳定律的公式推导式及适用条件教师：大家还记得电功的公式吗？教师：如果电流所做的功全部转化为内能，这个电路就是纯电阻电路，那么在串电阻电路中Q=W，所以Q=UIt；再结电功率的公式和欧姆定律，你能得到什么推导公式？教师：很好，那么这两个推导式的使用条件是什么？例题讲解接下来，请大家完成PPT上的例题。PPT演示教材101页例题，要求同学完成。请两名同学到黑板上板演例题的解题过程。请同学对板演内容进行点评。教师点评，再次强调计算题的书写格式和过程。电热的利用和防止电热器教师：请大家阅读教材101页内容，举例说明生活中利用电热的例子有哪些？电热的防止教师：请大家阅读教材101页内容，举例说明生活中利用电热的例子有哪些？ 阅读教材。回答：电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫电流的热效应。思考并回答。（答案略）观察并思考。回答：串联。回答：电流相等。回答：电流通过导体产生热量的多少可能不只与电流的大小有关。回答：和电流的大小有关。回答：和通电时间有关。回答：电阻。回答：控制变量法。回答：转换法。观察实验装置。回答：会出现高度差。回答：说明空气吸收的热量不同，也就是电阻丝产生的热量不同。回答：转换法。回答：用U型管液面高度差的大小表示电阻丝产生热量的多少。回答：控制通电时间和电流相等。电阻不同。回答：应该串联。回答：组成一个电路，让两个阻值相同的电阻分别处在并联电路的干路和其中的一个支路中。不可以，因为那样两个支路的电流一定是相等的。就无法研究产生的热量和电流的关系了。观察实验。分析问题。回答：在通电时间和电流相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。回答：在通电时间和电阻相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。回答：在电流和电阻都相同时，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。聆听讲解。阅读教材。回答：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。回答：Q=I2Rt回答：W=UIt回答：Q=Pt；回答：适用于纯电阻电路。完成例题。阅读教材并回答问题。 培养阅读能力。培养总结归纳问题的能力。培养思考问题的能力。培养分析问题的能力。培养设计实验的能力。培养观察能力。培养分析问题能力。培养分析归纳总结能力。培养阅读能力。培养学生动手解决问题的能力。强化计算题的书写步骤和注意事项。培养阅读能力。培养练习生活实际理解物理问题的能力。
课堂练习 PPT演示练习内容。教师：接下来，我们做一组习题来检查一下今天的学习效果。请大家观看大屏幕，完成下面的习题。教师：请同学回答问题，公布自己的答案并讲解自己的解题思路。对学生的发言进行讲评。总结解题思路与解题方法。习题内容（略） 完成习题。回答问题并聆听教师讲解。做笔记。 巩固新知。了解学生对知识点的掌握情况。培养学生动手解决问题的能力。
课堂小结 教师：同学们，今天我们通过实验探究了电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，并进一步学习了焦耳定律的相关内容。接下来，请同学们谈一谈这节课的收获有哪些。点名回答问题。对同学的发言进行总结和点评。帮助同学梳理本课知识点。 谈收获。聆听老师讲解。梳理知识点。记笔记。 巩固新知。梳理知识点。培养归纳总结能力和表达能力。
板书 18.4 焦耳定律一、电流的热效应1.定义：电流通过导体时，电能转化为内能的现象。2.利用电流热效应工作的电热器二、探究电流通过导体时产生热量的多少和什么因素有关1.电流大小和通电时间相同、电阻不同2.电阻和通电时间相同、电流不同3.结论：电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量就越多。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四、电热的利用和防止1.电热器：电阻率大，熔点高的材料。2.为防止电热过多产生危害而采取的措施。
课外拓展/课外阅读内容 了解焦耳查阅关于焦耳的资料，了解焦耳的生平事迹和主要成就贡献，形成文字资料，在班级宣讲。
特色资源分析和技术手段说明
教学反思 一、教学内容与目标回顾《焦耳定律》是人教版九年级物理第十八章第四节的内容，主要介绍了焦耳定律的基本概念、公式及其应用。通过本节课的学习，学生应能够理解焦耳定律的物理意义，掌握其数学表达式，并能运用焦耳定律解决简单的实际问题。二、教学过程分析1. 引入新课：通过回顾电能转化为其他形式能的过程，引出电能转化为内能的现象，进而引出焦耳定律的概念。2. 讲解焦耳定律：详细阐述了焦耳定律的内容、公式及其物理意义，并通过实例帮助学生理解焦耳定律的应用。3. 课堂互动：通过提问、讨论等方式，引导学生积极参与课堂，加深对焦耳定律的理解。4. 练习巩固：布置相关练习题，让学生在实践中巩固所学知识，提高解决问题的能力。三、教学反思1. 成功之处： 引入新课时，通过生活中的实例激发了学生的学习兴趣，使他们更容易接受焦耳定律的概念。 讲解过程中，注重理论联系实际，通过举例帮助学生理解焦耳定律的应用场景，使抽象的理论知识具体化。 互动环节设置得较为合理，有效调动了学生的积极性，提高了课堂参与度。2. 不足之处： 在讲解焦耳定律的公式时，部分学生对于公式的推导过程理解不够深入，需要进一步加强公式的推导和解释。 练习题难度设置不够合理，部分题目过于简单，未能充分检验学生对焦耳定律的掌握程度。 对于部分基础薄弱的学生，课堂讲解速度过快，未能给予足够的关注和指导。四、改进措施1. 在讲解焦耳定律的公式时，应增加公式的推导过程，帮助学生理解公式的来源和意义。2. 调整练习题难度，确保题目既能检验学生的基础知识掌握情况，又能提高他们的解题能力。3. 关注学生的个体差异，对于基础薄弱的学生，应给予更多的关注和指导，确保他们能够跟上教学进度。
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18.4 焦耳定律
人教版九年级物理第十八章第四节
内容总览
课标要求
01
学习目标
02
课堂检测
03
探究新知
04
课后作业
05
课堂总结
06
目录
2022新课标要求
1.要求学生理解和掌握焦耳定律的基本概念和内容。能够利用焦耳定律进行简单的计算，解释一些生活中与焦耳定律相关的现象。
2.通过实验来探究影响电流热效应的因素，体验科学探究的过程，掌握控制变量的物理方法。
3.关注生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法。提高将物理知识应用于实际问题的能力。
4.通过观察实验和回答问题，生进行思考和探索，培养创新精神和解决问题的能力。
学习目标
①理解焦耳定律的基本概念、定义及物理意义。
②熟练掌握焦耳定律的公式，并能够运用其进行相关的计算。
③了解电流热效应的现象及其与能量的转化关系。
④能够通过探究影响电流热效应的因素，深入理解焦耳定律的内容。
知识与技能
①通过实验探究的方法，学习焦耳定律的相关内容，培养实验探究能力和观察能力。
②学习并运用控制变量法和转换法进行实验设计和数据分析。
③通过对不同公式的推导变形，锻炼推导能力和理论分析能力。
过程与方法
①体会物理学的乐趣，激发对科学探索的热情。
②培养严谨的科学态度和实事求是的精神。
③树立学好科学文化知识为社会服务的观念，了解电热的危害和防止方法。
情感态度与价值观
新知导入
两把钥匙接在电池两极
用金属丝连接钥匙
即可发热切开泡沫
演示实验：简易热切割机
用热熔胶将两把钥匙粘在一节干电池的两极上，钥匙的末端用金属丝连接，一个简易的热切割机就做好了，用它来切割塑料泡沫，不但可以切出自己想要的任何形状，还能保持切面光滑整齐呢！
新知导入
锡箔纸裁成中间变窄的条
有锡箔的面连接电池两极
一段时间后即可点燃
你知道其中的道理吗？
演示实验：户外取火
如果你在户外需要生火，但却发现没有随身携带引火工具，那么，不妨试一试下面的办法：
探索新知
一、电流的热效应
电流通过铜丝和锡箔，产生热量
电能转化为内能
许多用电器通电后都伴有热现象产生
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。
探索新知
一、电流的热效应
利用电流的热效应工作的用电器（电热器）
电炉子
电烤箱
电饭煲
电暖气
电热毯
电熨斗
课堂检测
1.如图是王老师开着极暗的电灯在密闭的暗室内冲洗相片,由于暗室内太热,他又打开电风扇。假设房间与外界绝热良好,风扇持续工作一段时间后,则挂在房间的温度计的示数会( )
A.升高
B.降低
C.不变
D.降低或不变
A
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
提出问题
1
电炉丝通过导线连入电路
电炉丝与导线串联
电炉丝热的发红
通过电炉丝与导线的电流相同
导线几乎不发热
问题
电流通过导体时，产生热量的多少与哪些因素有关？
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
猜想与假设
2
猜想一
可能会和电流的大小有关
由于是电流做功将电能转化为内能而产生的热量
猜想二
可能会和电阻的大小有关
由于电阻是导体对电流的阻碍作用，电阻的大小会影响到电流大小
猜想三
可能会和通电时间的大小有关
由于通电时间越长，消耗的电能就会越多
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
设计实验
3
1.如何比较导体产生热量的多少（实验装置分析）
透明容器加装U型管
给电阻丝通电
容器内装入电阻丝
h
密闭空气
电流做功，电阻丝产生热量，容器内空气受热膨胀，U型管两个液面出现高度差。
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
设计实验
3
h2
h1
2.实验方法分析：
比较两个容器U型管液面高度差的大小，即可比较出电流通过两个导体产生热量的多少。
两个电阻阻值不同
控制通电时间和电流相同
通过两个电阻电流不同、控制通电时间和阻值相同
转换法
控制变量法
转换法和控制变量法
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
实验步骤
4
量容器中的电阻丝串联起来接入电源的两端，通电一段时间。
现象：装有10Ω电阻丝的容器U型管两个液面的高度差更大。
说明：电流相同、通电时间相同，电阻越大，导体产生的热量越多。
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
实验步骤
4
量容器中的电阻丝并联起来接入电源的两端，通电一段时间。
现象：如图，左侧的容器U型管两个液面的高度差更大。
说明：电阻相同、通电时间相同，电流越大，导体产生的热量越多。
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
实验步骤
4
通电过程中，观察任意一个容器U型管中液面高度差的变化。
现象：随时间增加，液面高度差逐渐变大。
说明：电阻和电流不变，通电时间越长，导体产生的热量越多。
探索新知
二、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
实验结论
5
实验表明：电流通过导体产生的热量与通过导体的电流大小、导体电阻的大小和通电时间都有关。
通过导体的电流越大、导体的电阻越大、通电的时间越长，导体产生的热量就越多。
课堂检测
2.（多选）如图所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置,两个透明容器中密闭着等量的空气,R1=R2=R3,当开关S闭合后,下列说法不正确的是( )
A.该实验装置是探究电流通过电阻时产生
的热量与电阻大小的关系
B.通电后,图中透明容器中电阻丝增加的内
能和空气内能增大方式是不相同的
C.通电一段时间后,右边U形管内液面的高度
差比左边小
D.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩
来反映电阻放出热量的多少的
A D
课堂检测
3.实验桌上有电源、开关、滑动变阻器各一个,两个完全相同的保温烧瓶甲和乙,瓶内分别装有质量相等、初温为20℃和25℃的煤油以及电阻丝和温度计,如图所示。用导线将这些器材连接好,然后开始验证:“电流通过电阻丝产生热量的多少与电阻的大小是否有关"。下列说法中正确的是( )
A.两个烧瓶内电阻丝的阻值不同
B.通过两烧瓶内电阻丝的电流不同
C.本实验用温度计末态示数表示电阻丝产生热量的多少
D.如果将乙瓶中的煤油换成质量相等、初温相同的水,
也可以完成此验证实验
A
探索新知
三、焦耳定律
焦耳简介
1
主要贡献和成就：
(James Prescott Joule,1818—1889),英国物理学家,一生致力于实验研究。他用近40年的时间做了400多次实验,研究热和功的关系,根据所测电流通过电阻放出的热量,提出焦耳定律。焦耳的研究为能量守恒定律的建立奠定了基础。
热学方面：通过实验测定了热和机械功之间的当量关系。为能量守恒定律的发现提供了重要证据。
电学方面：他发现了电流通过导体产生热量的定律，即焦耳定律。对理解电能转化为内能的过程有着深远的影响。
热力学方面：与开尔文合作研究了气体自由膨胀降温的现象，即“焦耳-汤姆孙”效应。在低温和气体液化方面有广泛应用。
探索新知
三、焦耳定律
内容和公式
2
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.计算公式：如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，通电时间用t表示，则
Q=I2Rt
3.意义：定量说明了电流做功时将电能转化为内能的规律；在实际应用中广泛用于计算电热器等设备的热量产生情况。
探索新知
三、焦耳定律
公式变形推导及适用条件
4
1.焦耳定律公式（ Q = I2 R t）适用于所有电路
2.对于纯电阻电路，由于电能全部转化为内能，故有 Q = W = UIt；结合欧姆定律：
Q=UIt
Q=
得到
只适用于纯电阻电路
探索新知
三、焦耳定律
解决问题
5
通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝发热而导线不发热？
电炉丝的电阻很大，而导线的电阻却很小；当通电时，由于二者时是串联的，所以通过它们的电流相等，根据焦耳定律的计算公式Q=I2Rt，在相等时间内，电阻越大产生的热量越多，故电炉丝上产生的热量远远大于导线上产生的热量。
探索新知
想想议议
额定电压相同的灯泡,额定功率越大,电阻越小,正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律,电阻越大,单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾,这是怎么回事
不矛盾。前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同；两者并不矛盾，只是它们成立的前提条件不同。
探索新知
四、电热的利用和防止
电热的利用
1
电热器发热元件由电阻率大、熔点高的材料制成
电烙铁
电热水器
电热孵化器
电热熔机
探索新知
四、电热的利用和防止
很多情况下，不希望用电器温度过高，产生危害
微型风扇散热
电视机散热孔
投影仪的散热器
电脑CPU散热片
电热的防止
2
课堂总结
定义、利用电流热效应工作的用电器
1、电流的热效应
演示实验、结论
2、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关
3、焦耳定律
焦耳简介、定律内容及公式
4、电热的利用和防止
1.如图所示将两根电热丝R1和R2串联在电路中,若R1=5R2,请问哪根火柴会先被点燃( )
A.在R2上的火柴
B.在R1上的火柴
C.同时点燃
D.无法确定
课堂练习
B
2.电流的热效应在日常生活中被广泛应用,但有时它也会给我们带来危害,下列情况中不属于防止电热危害的是( )
课堂练习
B
B.电冰箱长时间停用,隔段时间应通电一次
C.电动机外壳有许多散热片
D.电脑的CPU上有小风扇
A.电视机的后盖有许多孔
3.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=2:5.通电一段时间后,R1、R2产生的热量之比为( )
A.2:5
B.5:2
C.4:25
D.25:4
课堂练习
A
A
4.如图是小明家新买的电熨斗，在妈妈使用电熨斗时，小明发现电熨斗通电一段时间后变得很烫,而连接电熨斗的导线却不怎么热,这主要是因为( )
A.导线的绝缘皮隔热
B.通过导线的电流小于通过电威斗的电流
C.导线散热比电熨斗快
D.导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
课堂练习
A
D
5.如图是一台“6V3W"的迷你型小风扇,从产品说明书得知,电动机线圈阻值为0.1Ω。当小风扇正常工作时,则下列说法中正确的是（ ）
A.小风扇1min消耗的电能为18J
B.小风扇1min将180J电能转化成机械能
C.电动机线圈1min产生的热量为1.5J
D.电动机线圈1min产生的热量为15J
课堂练习
A
C
板书设计
18.4 焦耳定律
一、电流的热效应
1.定义：电流通过导体时，电能转化为内能的现象。
2.利用电流热效应工作的电热器
二、探究电流通过导体时产生热量的多少和什么因素有关
1.电流大小和通电时间相同、电阻不同
2.电阻和通电时间相同、电流不同
3.结论：电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过导体时产生的热量就越多。
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
3.例题
四、电热的利用和防止
1.电热器：电阻率大，熔点高的材料
2.为防止电热过多产生危害而采取的措施。
作业布置
教材102页
“动手动脑学物理”
1-5题
谢谢
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