《科学探究：电流的热效应》教案
【教学目标】
1、知识与技能
(1) 知道电流的热效应及其应用;
(2) 知道电流 产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系;
(3) 通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
2、过程与方法
通过实验探究电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间的关系，培养学生设计实验、分析现象、得出结通过大量的实验发现了电能转化为内能的定量的规律，这就是著名的焦耳定律。www.21-cn-jy.com
3、情感态度和价值观
介绍焦耳对电热探索的过程，引发学生勇攀科学高峰的热情。
【教学重点】
焦耳定律的理解
【教学难点】
通过实验，培养学生提出问题、猜想假设、设计实验方案、动手操作实验的能力。
【教学方法】
实验法、观察法、讨论法、归纳法。
【课前准备】
学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、质量相等的煤油、阻值不等的电阻丝、温度计、导线等。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
在生产、生活实践中，常常需要用电产生热来为我们服务。
电热炼钢 电热来烧水
电暖 电炉
实质:电能转化为热能。
它们利用的就是电流的热效应
讲授新课
（一）、电流的热效应
1、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。
许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。
练习：下列主要利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A.电烤火炉 B.电风扇
C.电视机 D.手机
答案：D
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、猜想 ：
(1)通电时间的长短有关
(2)电流产生的热量可能与电流的大小有关
(3)导体电阻的大小有关
2、实验方法：控制变量法、转化法
实验一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关
1、设计实验：要研究通电时间对产生热量的影响,应该控制（电流）和（电阻）不变,改变(通电时间)。电流产生的热量用温度计示数表示。21·cn·jy·com
2、实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线、计时器、温度计。
3、实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
（2）、检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。
（3）、保持电流的大小不变，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
4、视频
5、这是某同学记录的温度计的示数
时间t/min 0 1 2 3 4
温度t/℃ 20 22 24 26 28
6、结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越(高)，表明电流产生的热量越( 多)【来源：21·世纪·教育·网】
实验二：探究电流产生的热量与电流是否有关
1、实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线。
2、设计实验：
要研究电流大小对产生热量的影响,应该控制（电阻）和（通电时间 ）不变，改
变（电流 ）。
3、实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
（2）检查无误后接通电源，移动滑动变阻器使R1和R2的电流不同，观察温度计的示数。
4、视频
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
时间t/min 0 1 2 3 4
I=0.7A温度t/℃ 20 22 24 26 28
I=1.4A温度t/℃ 20 25 31 38 45
6、结论：
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
实验三：探究电流产生的热量与电阻是否有关
1、实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线、温度计
2、设计实验：
研究电热器电阻的大小对产生热量的影响要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制（ 电流）和（通电时间）不变，则可以让两个阻值不同的电阻（串联）（串联／并联）后接入电路。21教育网
3、实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
（2）检查无误后接通电源，由于电路串联所以R1和R2的电流相同，观察温度计的示数。
4、视频
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
时间t/min 0 1 2 3 4
R1=5 温度t/℃ 20 22 24 26 28
R2=10 温度t/℃ 20 23 26 30 34
6、结论：
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越（高），表明电阻越大，电流产生的热搬越（多）。21cnjy.com
练习：1、如图所示，甲、乙两只烧瓶中装有质量相同，初温相同的煤油。闭合开关S后，观察到甲温度计比乙温度计示数上升的快。由此可判断电阻丝R1的阻值（大于）电阻丝R2的阻值（填“大于”或“小于”）。21·世纪*教育网
2.为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置．已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1A.在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的；
B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关；
C.比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；
D.在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。
(三)、焦耳定律
英国物理学家焦耳，年轻时就从事电和磁的研究, 他做了许多实验研究热和功之间的联系，以及电流的热效应。2-1-c-n-j-y
焦耳
历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，他于1840年最终发现这样的规律：
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。
为了纪念焦耳，这一规律又被称为焦耳定律。
2.公式：Q=I2Rt
电流的单位是安(A)，
电阻R的单位是欧( )，
时间t的单位是秒(s)。
3. 热量Q的单位是焦(J)
1J=1A2 Ω s。
思考：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热即：Q=W你能推导出焦耳定律吗？
若电流做的功全部用来产生热量
即:Q = W
又∵W = UIt
根据欧姆定律U = IR
∴Q = W = UIt = I2Rt
某导体的电阻是4欧，当2安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？
解：Q= I2Rt
=(2A)2 × 4Ω× 60s
=960J
答：1分钟产生的热量是960J。
（四）、电流热效应的利用和防止
1.利用：
电热器: 用电来加热的设备
工作原理：电流热效应
2.防止
电视机加散热窗计算机、电动机等还要加风扇
三、课堂练习
1、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（ ）来驱潮。21世纪教育网版权所有
答案：电热
2、.某导体电阻为10Ω，通电5min产生的热量是1200J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是（ ）J。21*cnjy*com
答案：4800
3.下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
答案：A
4、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∶3。通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ） 2·1·c·n·j·y
A.3∶2
B.2∶3
C.4∶9
D.9∶4
答案： B
四、课堂小结
1、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。
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
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=I2Rt
1J=1A2 Ω s
【板书设计】
科学探究：电流的热效应
一、电流的热效应
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。
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、实验方法：控制变量法、转化法
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
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
1J=1A2 Ω s
四、电流热效应的利用和防止
【教学反思】
本节课主要内容是电流通过导体时，电能转化成热与电流、电阻、通电时间有关；电热的利用和防止。本节课的设计的体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯，根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天。在教学过程中要让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性，与思维分析能力，培养了学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系，使学生达到学以致用。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 7 页 （共 10 页） 版权所有@21世纪教育网《科学探究：电流的热效应》练习
一、单选题
1、 某同学利用图所示的装置探究“电流产生的热量与哪些因素有关”.在两个相同的烧瓶中装满煤油,瓶中各放置一段电阻丝,且R甲>R乙,通电一段时间后,发现甲瓶玻璃管中煤油的液面上升得比乙的高.该,现象能够说明电流产生的热量与下列因素有关的是 ( )
21*cnjy*com
A. 电荷量 B. 电流 C. 电阻 D. 通电时间
2、 下列家用电器中,利用电流热效应工作的是 ( )
A. 笔记本电脑 B. 电冰箱
C. 电风扇 D. 电暖器
3、在相等时间内,连接电炉的导线在工作时比电炉丝产生的热量少是由于 ( )
A. 通过导线的电流比电炉丝中的小 B. 导线的电阻比电炉丝的小
C. 通过导线的电流比电炉丝中的大 D. 导线的电阻比电炉丝的大
4、电炉通电后,电炉丝热得发红,而与电炉丝相连的导线却不怎么发热,其原因是 ( )
A. 通过电炉丝的电流大 B. 通过电炉丝的电流小 www.21-cn-jy.com
C. 电炉丝的通电时间长 D. 电炉丝的电阻大
5、如图所示,是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值.比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲,U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲,Q乙的大小,下面关系正确的是 ( )
2·1·c·n·j·y
A. U甲=U乙,Q甲=Q乙 B. U甲Q乙 www-2-1-cnjy-com
C. U甲U乙,Q甲6、有两根阻值分别为R1,R2(R1>R2)的电阻丝,分别采用下图所示的四种方法接在同一电源上后,相同时间内产生的热量最大的是 ( )
A. B.
C. D.
7、下列情况利用电流热效应的是 ( )
A. 利用排气扇通风换气 B. 夏天,家用电器长时间不使用,要通电来驱潮 C. 电脑主机上安装小电风扇 D. 电脑显示器安装散热窗
8、为使电热器在单位时间内产生的热量增加1倍,可采用的方法是 ( )
A. 并联一根相同的电阻丝
B. 串联一根相同的电阻丝
C. 使电热器两端电压增加1倍
D. 将电阻丝从中间剪成两段,然后将它们并联起来使用
二、填空题
9. 两个电阻阻值分别是5 Ω和10 Ω,把它们串联接在电源上,在相等的时间内电流通过两导体产生的热量之比是 .若把两电阻并联在电源上,在相等的时间内,电流通过两个导体产生的热量之比是 . 21世纪教育网版权所有
10、一个电炉接在照明电路上,通过的电流是4 A,则它的功率是 kW,它在1 min内可放出的热量是 .2-1-c-n-j-y
11、某导体的电阻是2 Ω,当2 A电流通过该导体时,1 min产生的热量是 J.
三、解答题
12、如图所示,电路中灯L标有“6 V,3 W”字样,R是0~8 Ω的变阻器,当变阻器的滑片P在中点时,闭合开关S,灯L能正常发光,求:
【来源：21cnj*y.co*m】
(1)电源电压.
(2)当滑片P在b端时,灯L的实际功率;此时通电1 min,变阻器产生的热量.
13、如图为一台两挡式电热水器的内部简化电路,S为温控开关,当S接a时电路中的电流为5 A;当S接b时电路消耗的电功率为22 W。求:
【出处：21教育名师】
(1)R1的电阻;
(2)高温挡时电路消耗的电功率;
(3)在低温挡工作时,电路中的电流以及10 min内R2产生的热量。
《科学探究：电流的热效应》参考答案
1、【答案】C
【解析】由图知,电阻R甲与R乙串联,则通过两电阻的电流相同,通电时间相同,而R甲>R乙,这说明电流产生的热量与电阻有关,电阻大产生的热量多,C正确.21教育网
2、【答案】D
【解析】电暖气是利用电流热效应工作的.D正确.
3、【答案】B
【解析】 导线与电炉串联,由焦耳定律Q=I2Rt知,两者电流和通电时间相同,导线电阻小,产生热量少,B正确.21cnjy.com
4、【答案】D
【解析】导线与电炉丝串联,通过它们的电流相同,通电时间也相同,但电炉丝的电阻大于导线的电阻,由焦耳定律公式Q=I2Rt知,电炉丝产生的热量大于导线产生的热量.
5、【答案】C
【解析】图中R甲与R乙串联,由于R甲6、【答案】D
【解析】四种方法中D图的总电阻最小,因同一电源电压不变,Q=t知,电阻越小,产生热量越多.
7. 【答案】 B
【解析】 通电是利用电热来驱潮.
8、【答案】A
【解析】并联一根相同的电阻丝后,两者产生的热量相同,热量增加1倍,A正确;串联一根相同的电阻丝之后,总电阻变大,电压不变,总功率是原来的,B错;电压增加1倍,电阻不变时,由P=知,功率与电压的平方成正比,功率是原来的4倍,C错;电阻丝剪断后并联,电阻是原来的,电压不变,功率是原来的4倍,D错.21·世纪*教育网
9、【答案】 1：2 2：1
【解析】串联时电流相等,由Q=I2Rt知,发热量与电阻成正比,所以为5：10=1：2;并联时电压相等,由Q=t知,发热量与电阻成反比,为2：1.21*cnjy*com
10、【答案】0.88 5.28×104 J
【解析】由P=UI=220 V×4 A=880 W=0.88 kW,Q=W=Pt=880 W×60 s=5.28×104 J.
11、【答案】 480
【解析】Q=I2Rt=(2 A)2×2 Ω×60 s=480 J.
12、【答案】(1) 8 V(2)76.8 J.
【解析】(1) RL==12 Ω,I==0.5 A,
U=I(RL+)=0.5 A×(12 Ω+)=8 V.【版权所有：21教育】
(2) I'==0.4 A,
PL实=I'2RL=(0.4 A)2×12 Ω=1.92 W,
Q=I2Rt=(0.4 A)2×8 Ω×60 s=76.8 J.21教育名师原创作品
13、【答案】(1) 44 Ω; (2) 1100 W；(3) 0.1 A; 12936 J
【解析】(1) 当S接a对,电路中只有R1接入,则
R1=U/I=220 V/5 A=44 Ω
(2)当S接a时,电路为高温挡状态
此时Pa=U2/R1=(220 V)2÷44 Ω=1 100 W21·cn·jy·com
(3)当S接b时,处于低温挡,此时功率为22 W
则I=P/U=22 W/220 V=0.1 A R=U2/Pb=(220 V)2÷22 W=2 200 Ω ∴R2=R-R1=2 200 Ω-44 Ω=2 156 Ω; Q=I2R2t=(0.1 A)2×2 156 Ω×600 s=12936 J
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 5 页 （共 5 页） 版权所有@21世纪教育网(共35张PPT)
沪科版九年级第十六章第4节
科学探究：电流的热效应
导入新课
在生产、生活实践中，常常需要用电产生热来为我们服务。
电热炼钢
电热来烧水
电暖
电炉
实质:电能转化为热能。
它们利用的就是电流的热效应
新课讲授
一、电流的热效应
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。
许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。
那么，电流产生的热量的多少与哪些因素有关呢？
我们先来做一个实验。
练习：下列主要利用电流热效应工作的用电器是（ ）
A.电烤火炉 B.电风扇
C.电视机 D.手机
A
二、探究：电流产生的热量与什么因素有关
1、猜想 ：
(1)通电时间的长短有关
(2)电流产生的热量可能与电流的大小有关
(3)导体电阻的大小有关
2、实验方法：
控制变量法
转化法
1、设计实验：要研究通电时间对产生热量的影响,应该控制 和 不变,改变 。电流产生的热量用温度计示数表示。
通电时间
电阻
电流
实验一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关
2、实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线、计时器、温度计。
3、实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
A
R
A
（3）、保持电流的大小不变，每间隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
（2）、检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。
4、视频
时间t/min 0 1 2 3 4
温度t/℃ 20 22 24 26 28
5、这是某同学记录的温度计的示数
6、结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越( )，表明电流产生的热量越( )
高
多
实验二：探究电流产生的热量与电流是否有关
1、实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线
2、设计实验：
要研究电流大小对产生热量的影响,应该控
制 和 不变，改
变 。
通电时间
电阻
电流
A
R1=10
R2=10
3、实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
（2）检查无误后接通电源，移动滑动变阻器使R1和R2的电流不同，观察温度计的示数。
4、视频
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
时间t/min 0 1 2 3 4
I=0.7A温度t/℃ 20 22 24 26 28
I=1.4A温度t/℃ 20 25 31 38 45
实验三：探究电流产生的热量与电阻是否有关
1、实验器材：煤油、电阻丝、烧瓶、开关、电流表、滑动变阻器、电源、导线、温度计
6、结论：
在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
研究电热器电阻的大小对产生热量的影响
要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制 和 不变，则可以让两个阻值不同的电阻 （串联／并联）后接入电路。
电流
通电时间
串联
2、设计实验：
3、实验步骤：（1）、按照实验电路图连接实物图。
A
A
R2=10
R1=5
（2）检查无误后接通电源，由于电路串联所以R1和R2的电流相同，观察温度计的示数。
4、视频
时间t/min 0 1 2 3 4
R1=5 温度t/℃ 20 22 24 26 28
R2=10 温度t/℃ 20 23 26 30 34
5、这是某同学记录的温度计的一组数据
6、结论：
在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，
电阻越大，煤油的温度越____，表明电阻越大，
电流产生的热搬越____。
高
多
练习：1、如图所示，甲、乙两只烧瓶中装有质量相同，初温相同的煤油。闭合开关S后，观察到甲温度计比乙温度计示数上升的快。由此可判断电阻丝R1的阻值______电阻丝R2的阻值（填“大于”或“小于”）。
甲
乙
D
S
B
A
R1
R2
C
P
大于
2.为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置．已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1的煤油质量相等下列有关
此探究活动的各种表述
错误的是（ ）
R1
R1
R2
R2
a
b
c
d
A.在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的；
B.甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关；
C.比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关；
D.在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多。
错误的为：D
他做了许多实验研究热和功之间的联系，以及电流的热效应。
三、焦耳定律
焦耳
英国物理学家焦耳，年轻时就从事电和磁的研究。
历史上，英国物理学家焦耳做了大量的实验，他于1840年最终发现这样的规律：
为了纪念焦耳，这一规律又被称为焦耳定律。
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. 热量Q的单位是焦(J)
电流的单位是安(A)，
电阻R的单位是欧( )，
时间t的单位是秒(s)。
1J=1A2 Ω s。
思考：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热即：Q=W你能推导出焦耳定律吗？
若电流做的功全部用来产生热量
即:Q = W
又∵W = UIt
根据欧姆定律U = IR，即I=
∴Q = W =Pt= UIt = = I2Rt
典型例题
某导体的电阻是4Ω，当2A的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？
解：Q= I2Rt
=(2A)2 × 4Ω× 60s
=960J
答：1分钟产生的热量是960J。
电热器:
工作原理：电流热效应
用电来加热的设备
1.利用：
四、电流热效应的利用和防止
电视机加散热窗计算机、电动机等还要加风扇
2.防止
课堂练习
1、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（ ）来驱潮。
电热
2.某导体电阻为10Ω，通电5min产生的热量是1200J，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是（ ）J。
4800
3.下列图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A
A．电暖气 B．洗衣机 C．电风扇 D．电视机
4.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∶3。通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ）
A.3∶2
B.2∶3
C.4∶9
D.9∶4
B
课堂小结
1、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。
2、电流产生的热量与通电时间的长短、电流的大小、导体电阻的大小有关。
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=I2Rt 1J=1A2 Ω s
