第十七章 电流做功与电功率
第三节 焦耳定律
1.物理观念
（1）知道什么是电流的热效应；
（2）知道电热与导体中的电流、导体的电阻和通电时间的关系；
（3）了解焦耳定律，并会应用焦耳定律计算电热问题；
（4）会应用焦耳定律解释说明生产和生活中的有关电热问题。
2.科学思维
（1）通过探究实验进行科学推理，分析得出电热的影响因素；
（2）培养学生运用电热的知识分析解决实际问题的能力。
3.科学探究
（1）经历电热影响因素的探究过程，掌握探究的思路和方法；
（2）进一步熟悉应用转换法和控制变量法进行科学探究，培养科学探究能力。
4.科学态度与责任
（1）关注生活、生产中电热的应用和防止，培养关注生活与环境的意识；
（2）尝试对防止电热危害以及对应用电热造福人类问题发表自己的见解，树立个性化的生活观念。
【重点】电流的热效应与哪些因素有关。
【难点】培养学学生科学的探究能力。
一、新课导入
视频引入：周末，爸爸出门前嘱咐女儿好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到女儿在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是 用手一摸电视机后盖 后立刻就发现，女儿刚看过电视。为什么？
导体通电后都会发热
二、新知探究
（一）电流的热效应
举例：
这些家用电器的共同特点：
1.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。
2.利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。
（二）探究电流产生的热量与那些因素有关
通电前灯泡不发热，通电后灯泡发热
通电后电阻丝热的发红，而电源线温度没有太大的变化
电饭锅在通电后必需加热（煮饭)一段时间才能煮熟饭
[猜想]电流产生的热量可能与I、R、t有关
[实验方法]
（1）当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法研究？
控制变量法
（2）电流通过导体发热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？
转换法
通过温度计升高的温度来显示电流产生热量的多少
[进行实验]
1.控制电阻R、电流I相同：研究时间t变化对电热Q的影响
每隔一分钟记录一下温度计的示数
实验结果显示：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，温度计的示数越 高 ，表明电流产生的热量越 多 。
2.控制电阻R、时间t相同：研究电流I变化对电热Q的影响
相同时间内通过R的电流为Ｉ，移动R0的滑片,使通过R的电流为0.5Ｉ。比较R两次产生热量的多少。
实验结果显示：
对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，温度计的示数越 高 ，表明电流越大，电流产生的热量越 多 。
3.控制电流I、时间t相同：研究电阻R变化，对电热Q的影响
实验结果显示：
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，温度计的示数越 高 ，电流产生的热量越 多 。
[实验结论]
导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
引入：焦耳定律
历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，探究电流产生的热量跟电流的大小、导体的电阻以及通电时间的关系，他于1840年最终发现：
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。
这就是著名的焦耳定律。
公式：Ｑ＝Ｉ２Ｒt
单位
拓展：焦耳定律的发现者
焦耳（1818～1889），英国物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德，1889年10月11日卒于塞尔。
[评估与交流]
问题1：灯泡接入电路中时，灯泡和电线流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？
灯泡的电阻比电线的电阻大得多，产生的热量更多。
问题2：电路负荷过大有什么危险？为什么？
电路负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=I2Rt计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。
请你当设计师：显然，我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律Q=I2Rt，你对发热体和导线的材料有何建议？
发热体：电阻率大、熔点高
导线：电阻率小、熔点高
[拓展]
当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt=I 2Rt（即纯电阻电路），如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
而电吹风工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能=内能+机械能，即W＞Q热。
（三）电流热效应的应用与危害
1.应用
举例（此处可抛砖引玉，请大家踊跃发言）：
电热液体蚊香、电热壶、电热水器、电取暖器、电烙铁、电饭煲等等。
2.危害
上面这些电器里都装有散热装置，你知道它们是怎样散热的吗？你还知道哪些电器采取了散热措施？安装了什么样的散热装置？
三、课堂小结
四、课堂训练
1.如图所示四个用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ B ）
A.平板电脑 B.电热水壶
C.CPU 上的散热风扇 D.电动玩具车
2．下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ C ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
3.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电流通过电阻产生的热量为 600J 。
4.一个电阻通过0.2A的电流5min，电阻上产生的热量为600J，这个电阻的阻值是 50 Ω。
5.两个电热器的电阻之比为4:3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为 4:3 ；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为1:3，在相等的时间里产生的热量之比为 1:9 。
五、布置作业
一、案例的“亮点”
1.在引入的时候展示了一个学生熟悉的视频，说明自己小时候的经验，一下子就能激发学生的学习兴趣。
2.在本节课当中要探究电流产生的热量与哪些因素有关，先是引导学生进行合理的猜想，然后再得出结论，有电流电阻通电时间这些有关，接着用控制变量法来验证与其关系，设计电路进行实验，层层递进，这样能符合学生的认知规律，使学生的思维能力得到很好的锻炼和提升，学生不再是机械的被动地接受知识，而是积极主动的去探索获取新的知识。
3.在本节课中，用生活中的一些电器列举电流热效应，在生活当中的应用，帮助学生来理解焦耳定律，课堂上各小组之间交流讨论生活中电流热效应的实例，气氛十分活跃。学生经过讨论之后会发现电流的热效应，也会给我们的生活带来一定的危害，这样既会浪费能源又会使电器升温，所以就要借助散热的装备。
二、教学中易出现的问题
存在的不足之处，教学内容安排比较多，导致学生的交流问题讨论时间有限，探究的时间比较少，学生的意见，没有完全淋漓尽致的发挥表达出来，在小组合作的过程中教师指导较少，课堂时间还有待更好地把控。(共23张PPT)
第三节 焦耳定律
第十七章 电流做功与电功率
新课导入
周末，爸爸出门前嘱咐女儿好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到女儿在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是 _____________________后立刻就发现，女儿刚看过电视。
导体通电后都会发热
用手一摸电视机后盖
新知探究
一、电流的热效应
电能
内能
电熨斗
电饭煲
电暖器
电饼铛
新知探究
电烙铁
电热壶
电烤箱
这些家用电器的共同特点：
1.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。
2.利用电流的热效应工作的电器叫做电热器。
新知探究
二、探究电流产生的热量与那些因素有关
通电前灯泡不发热，通电后灯泡发热
通电后电阻丝热的发红，而电源线温度没有太大的变化
电饭锅在通电后必需加热（煮饭)一段时间才能煮熟饭
电饭锅
电炉
灯泡
① I
② R
③ t
猜想
新知探究
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
方法研究？
控制变量法
（2）电流通过导体发热,其中所产生的热量既看不见
也摸不着，如何测量呢？
转换法
通过温度计升高的温度来显示电流产生热量的多少
新知探究
实验结果显示：
对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，温度计的示数越_____，表明电流产生的热量越_____。
每隔一分钟记录一下温度计的示数
高
多
控制电阻R、电流I相同：研究时间t变化→对电热Q 的影响
新知探究
实验结果显示：
对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，温度计的示数越_____，表明电流越大，电流产生的热量越______。
相同时间内通过R的电流为Ｉ，移动R0的滑片,使通过R的电流为0.5Ｉ。比较R两次产生热量的多少。
高
多
控制电阻R、时间t相同：研究电流I变化→对电热Q 的影响
新知探究
实验结果显示：
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，温度计的示数越_____，电流产生的热量越_____。
高
多
控制电流I、时间t相同：研究电阻R变化→对电热Q的影响
新知探究
导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
实验结论：
新知探究
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。
焦耳定律
历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，探究电流产生的热量跟电流的大小、导体的电阻以及通电时间的关系，他于1840年最终发现：
注意单位
公式：Ｑ＝Ｉ２Ｒt
新知探究
焦耳（1818～1889），英国物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德，1889年10月11日卒于塞尔。
焦耳定律的发现者
新知探究
问题1：灯泡接入电路中时，灯泡和电线流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么
灯泡的电阻比电线的电阻大得多，产生的热量更多。
评估与交流
新知探究
问题2：电路负荷过大有什么危险？为什么？
电路负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=I2Rt 计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。
显然，我们希望热量更多地集中在电炉的发热体上，而不是与电炉相连的导线上。根据今天所学的焦耳定律Q=I2Rt ，你对发热体和导线的材料有何建议？
发热体：电阻率大、熔点高
导线：电阻率小、熔点高
请你当设计师：
新知探究
新知探究
当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt=I2Rt （纯电阻电路），如：电暖器、电饭锅、电炉子等。
而电吹风工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，电能=内能+机械能，即W＞Q热（非纯电阻电路）。
拓展
电热液体蚊香
新知探究
电流热效应的应用：
电取暖器
电烙铁
电热水器
电饭煲
电热壶
新知探究
上面这些电器里都装有散热装置，你知道它们是怎样散热的吗？你还知道哪些电器采取了散热措施？安装了什么样的散热装置？
散热片
散热风扇
散热窗
电流热效应的危害：
课堂小结
焦耳定律
1.电流热效应
2.焦耳定律
电流通过导体时电能转化为内能的现象
（2）表达式：
Q=I2Rt
（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。
（3）在纯电阻电路中：Q内能 = W电 = Pt
在非纯电阻电路中： Q内能 < W电
课堂训练
1．如图所示四个用电器中，主要利用电流热效应工作的是（ ）
B
A.平板电脑 B.电热水壶
C.CPU 上的散热风扇 D.电动玩具车
课堂训练
2．下列实例中，为了防止电热产生危害的是（ ）
A．用电熨斗熨衣服
B．高空飞行员所穿衣服里有电热保温装置
C．电视机的机壳上有许多小孔
D．孵化家禽的电热孵卵机
C
课堂训练
3.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电流通过电阻产生的热量为_________。
4.一个电阻通过0.2A的电流5min，电阻上产生的热量为600J，这个电阻的阻值是_______Ω。
600J
50
课堂训练
5.两个电热器的电阻之比为4:3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为______；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为1:3，在相等的时间里产生的热量之比为______。
4:3
1:9
