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沪粤版九年级物理第十五章第三节《探究焦耳定律》课时教学设计
课题 探究焦耳定律 单元 学科 物理 年级 九年级
学习目标 教学目标知识与技能：1、了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产、生活的一些现象.2．知道电流热效应及其在实际中的应用与控制过程与方法：3、通过实验，探究通电导体放出的热量与哪些因素有关，在设计实验的过程中运用控制变量法和转化法情感态度与价值观：通过学习焦耳定律，意识到各种自然现象（如电与热）之间存在联系，并辩证地看待电流热效应在生活中的利与弊
重点 焦耳定律的内容及实验探究过程
难点 实验探究焦耳定律
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 提问： (1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？ (2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？学生回答：发烫.（3）、多媒体展示：热得快、电热杯、电烙铁、电饭锅 ；讨论：这些用电器有什么共同之处？讲述：电流通过导体，导体会发热，叫电流的热效应。 学生实验并观察、思考 激发学生的学习兴趣
讲授新课 二、新课教学：（一）、通电导体放出的热量与哪些因素有关1、提出猜想：多媒体演示有关生活实例，帮助学生进行猜想（1）、"为什么电炉丝通过导线接到电路中，炉丝热得发红，导线却不怎么热？"（2）、用电热杯加热水的过程中，通电时间越长，水的温度越高，为什么？（3）、电源短路时，电源线会明显发热，甚至烧坏导线，为什么短路时导线会明显发热？根据上面的情景，你认为通电导体放出的热量与那些因素有关？ 实验仪器介绍 （1、为什么将两个阻值不同的电阻串联？ 控制通过电阻的电流和通电时间相同 2、怎样比较热量的多少？ 焦耳（James Prescott Jou ( http: / / www.21cnjy.com )le，
1818—1889），英国物理学家。用
近 40 年的时间做了 400 多次实验，
研究热和功的关系。通过大量的实
验，于 1840 年最先精确地确定了电
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。(二）、焦耳定律学生自学课本，了解焦耳定律的内容及公式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．单位： I---安培（A） R---欧姆（W） t---秒（s） Q---焦耳（J）课堂练习1、一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量 2、如图所示，a、b相同容 ( http: / / www.21cnjy.com )器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2，且R1＜R2，则闭分开关S后，a、b容器中水温上 升较快的是( )a容器中的水 B. b容器中的水C. a、b容器中的水温上升的快慢一样 D.无法判断 3.某电动 ( http: / / www.21cnjy.com )机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？4.一只标有“220V 800W”的电饭锅，内装2kg、20℃的水，通电15min后将水烧开，则电饭锅的热效率是多大？（1标准大气压） 5.电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？6．（2017 武汉）如图所示是探究电 ( http: / / www.21cnjy.com )流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大．下列说法正确的是（ ）A．左侧容器中电阻丝的阻值比 右侧容器中的大。 B．该装置用来探究电流通过导 体产生的热量跟电流大小的关系。 C．该装置可以用来探究电流通 过导体产生热量跟通电时间的关系。 D．U形管中液面高度发生变化是 因为U形管中液体的热胀冷缩造成的。 ( http: / / www.21cnjy.com )（二）、电流热效应的应用与控制（一）电流热效应的应用 1、 电流热效应在吹风电路的应用 2、电流热效应在电熨斗电路的应用 3、电热的用途 （二）电流热效应的危害和防止 课堂练习1、（2017 潍坊）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） ( http: / / www.21cnjy.com )2．（2017 威海）一个标有“2 ( http: / / www.21cnjy.com )20V 1200W”的电热水壶．要在1个标准大气压下将2kg温度为20℃的水烧开，水需要吸收的热量是__________ J，若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间是______ s． （水的比热容为4.2×103J/（kg ℃） 3．（2017 威海）根据下列两个实验，回答相关问题： 实际生活中，用电器接通电源后，都伴 ( http: / / www.21cnjy.com )有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端． ( http: / / www.21cnjy.com )在实验过程中，通过观察U形管中 液面高度 的 ( http: / / www.21cnjy.com )变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少：图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与____________的关系，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与__________的关系。 综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是____________________________． 引导学生进行猜想学生观察实验并收集数据巩固所学知识了解电流热效应的应用及危害的防止 培养学生对实验的猜想能力培养学生的观察、分析、归纳能力联系生活实际
课堂小结 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．单位： I---安培（A） R---欧姆（W） t---秒（s） Q---焦耳（J）
板书 Q = I2Rt
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15.4 探究焦耳定律
沪粤版 九年级上
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学习目标
1、了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产、生活的一些现象.
2、知道电流热效应及其在实际中的应用与控制
教学目标
导入新课
问题:
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？
（3）热得快、电热杯、电烙铁、电饭锅 这些用电器有什么共同之处？
发热
都能产生热量
发热
教学目标
新课讲解
一、电流的效应
电流通过导体，导体会发热的现象，叫电流的热效应
二、通电导体放出的热量跟哪些因素有关
猜想1：通电导体放出的热量与电阻有关
电炉丝通过导线接到电路中，炉丝热得发红，导线却不怎么热
用电热杯加热水的过程中，通电时间越长，水的温度越高。
猜想2：通电导体放出的热量与时间有关
电源短路时，电源线会明显发热，甚至烧坏导线，为什么短路时导线会明显发热？
猜想3：通电导体放出的热量与电流的大小有关
实验仪器介绍
（一）探究通电导体放出的热量跟电阻的关系
问题：1、为什么将两个阻值不同的电阻串联？
2、怎样比较热量的多少？
1、为什么将两个阻值不同的电阻串联？
控制通过电阻的电流和通电时间相同
2、怎样比较热量的多少？
通过比较液柱上升的高度比较电阻放出热量的多少
探究通电导体放出的热量跟电阻的关系
电阻 液体升高的高度
R1=5W
R2=10W
高
低
结论：当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量越多
实验记录表格
（二）探究通电导体放出的热量跟电流的关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
研究的对象是哪个电阻？什么保持不变？
研究的对象是5 Ω 的电阻，电阻和通电时间不变
探究通电导体放出的热量跟电流的关系
电流 液体升高的高度
大
小
高
低
结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
实验记录表格
（二）探究通电导体放出的热量跟时间的关系
探究通电导体放出的热量跟时间的关系
时间 液体升高的高度
长
短
高
低
结论：在电阻相同、通过导体的电流相同的情况下，通过电的时间越长，产生的热量越多。
实验记录表格
焦耳（James Prescott Joule，
1818—1889），英国物理学家。用
近 40 年的时间做了 400 多次实验，
研究热和功的关系。通过大量的实
验，于 1840 年最先精确地确定了电
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。
焦 耳
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．单位： I---安培（A）
R---欧姆（W）
t---秒（s）
Q---焦耳（J）
三、焦耳定律
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
1、一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
解:
I = = = 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
教学目标
课堂练习
2、如图所示，a、b相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2，且R1＜R2，则闭分开关S后，a、b容器中水温上 升较快的是( )
a容器中的水
B. b容器中的水
C. a、b容器中的水温上升的快慢一样 D.无法判断
B
3.某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能为:
W总=UIt=220V×2A×60S=26400J
线圈中产生的热量为：
Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60S=1200J
得到的机械能为：
W机=W总－Q=26400J－1200J=25200J
4.一只标有“220V 800W”的电饭锅，内装2kg、20℃的水，通电15min后将水烧开，则电饭锅的热效率是多大？（1标准大气压）
解：
①水吸收的热量为：
Q=Cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg·℃) ×2kg×80℃
=6.72×105J
②电饭锅产生的热量：
Q/=Pt=800W×900S=7.2×105J
η = = × % =93%
Q
Q/
6.72×105J
③电饭锅的热效率为：
7.2×105J
5.电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？
答：电炉子工作时，通过导线和电炉丝的电流相等，电炉丝电阻比导线电阻大 ，根据 焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线 多，所以电炉丝热得发红而导线不太热。
6．（2017 武汉）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置．两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大．下列说法正确的是（ ）
A．左侧容器中电阻丝的阻值比
右侧容器中的大。
B．该装置用来探究电流通过导
体产生的热量跟电流大小的关系。
C．该装置可以用来探究电流通
过导体产生热量跟通电时间的关系。
D．U形管中液面高度发生变化是
因为U形管中液体的热胀冷缩造成的。
C
四、电流热效应的应用与控制
（一）电流热效应的应用
1、 电流热效应在吹风电路的应用
2、电流热效应在电熨斗电路的应用
3、电热的用途
（二）电流热效应的危害和防止
教学目标
巩固练习
1、（2017 潍坊）下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
C
2．（2017 威海）一个标有“220V 1200W”的电热水壶．要在1个标准大气压下将2kg温度为20℃的水烧开，水需要吸收的热量是__________ J，若不计热损失，电热水壶正常工作时烧开这壶水需要的时间是______ s． （水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）
6.72×105
560
3．（2017 威海）根据下列两个实验，回答相关问题：
实际生活中，用电器接通电源后，都伴有热量的产生，小明在“探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用了如图所示的实验装置，其中a、b、c、d四个相同的容器密闭着等量空气并与U形管紧密相连，实验前U形管两端液面相平，将1、2和3、4导线分别接到电源两端．
在实验过程中，通过观察U形管中 液面高度 的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少：图甲所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与____________的关系，图乙所示的装置是用来研究通过电阻丝产生的热量与__________的关系。
电阻大小
电流大小
电流通过导体产生热量与通过导体的电流和电阻大小有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，产生的热量越多．
综合分析图甲乙两装置的实验现象，可以得出的结论是____________________________．
谢 谢！
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