第十六章 电流做功与电功率
第四节科学探究：电流的热效应
1．知道焦耳定律的表述,适用范围和计算公式。
2．会用焦耳定律进行简单的计算.
3．会用焦耳定律解释简单的物理现象.
【重点】
电流产生热量的计算。
【难点】
焦耳定律的理解。
1．焦耳定律的内容是：电流通过导体产生的热量跟__________________成正比，跟__________ ____成正比，跟_________________成正比。
2．焦耳定律的数学表达式是___________，公式中各物理量的单位分别是_________、__________、___________、____________。
知识点1：焦耳定律
1．自学课本132页，找出焦耳定律的内容、公式、各个物理量以及单位。
【例1】导线和电炉丝串联，为什么电炉丝 热得发红，而导线却几乎不发热，这是因为（ ）
A．导线的电阻远小于电炉丝的电阻，电流产生的热量很少
B．通过导线的电流远小于通过电炉丝的电流
C．导线的散热比电炉丝快
D．导线外有绝缘皮隔热
【变式练习】
1．关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是( )
A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B．根据可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少
C．根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关
D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
知识点2：电热的计算
【例2】一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？
【例3】如图所示电路中，电源电压U=3V，R1=2Ω，闭合开关后，电流表读数为0.5A。求：
（1）R1在1min内产生的热量；
（2）R2的阻值。
【变式练习】
2. 如图，R1＝5Ω、R2＝10Ω，电源电压U＝6V．求
（1）通过R1的电流．
（2）1min内R2产生的热量．
知识点3：电热与电功
（1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
Q = W = UIt = I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
（2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，只有少部分转化为内能。所以：W＞Q热
【例4】一只电烙铁的规格为“220 V 110 W” 请回答下列问题：
(1)该电烙铁正常工作的电流为多少？
(2)该电烙铁的电阻为多少？
(3)在额定电压下通电10 min产生多少热量？
【变式练习】
3．现在电动自行车、电动汽车逐渐普及，它们都采用电动机来获得动力。某直流电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”，电动机线圈的电阻为0.4Ω。
（1）该电动机正常工作1h，消耗多少电能？
（2）电动机线圈产生多少热量？
【方法点拨】
电流通过任何用电器产生的热量都可以用焦耳定律Q=I2Rt来计算，但由Q=I2Rt和推导得出的Q=UIt=只使用于纯电阻用电器，即电流做功所消耗的电能全部转化为内能的用电器，如电炉、电饭锅等。在仅有电流热效应存在的电路中，可以利用Q=W=Pt计算电热，但成立条件Q=W不能忽略。
见当堂达标题
第十六章 电流做功与电功率
第四节科学探究：电流的热效应（第2课时）
1．某阻值为4Ω的定值电阻，通过的电流为0.5A，则1min产生的热量是（ ）
A．2J B．30J
C．60J D．120J
2.．甲、乙为两段材料、长度均相同，但横截面积不同的电阻丝。将它们如图所示串联在电路中，则通电一段时间后（ ）
A．甲导体温度升高得多
B．乙导体放出的热量多
C．甲导体通过的电流大
D．乙导体消耗的电能多
3．两定值电阻丝R1=440 Ω，R2=220 Ω，若将R1和R2串联后接到220 V的电源上，在相同时间内，R1和R2上产生的热量之比是_________.
4．在家庭电路中，电线相互连接处，因为接触不良，容易造成 变大，根据焦耳定律可知，在通电时间和 相同时，该处比别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。
5．如图是家用电热壶及铭牌，水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃）．求：
（1）电热壶正常工作时的电阻．
（2）电热壶正常工作3min，放出的热量是多少？
6．一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为13V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作．通过计算回答：
（1）通过小灯泡的电流是多少？
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值多大？
（3）该电路工作10s定值电阻产生的热量是多少？
当堂达标题答案：
1．C
2．A
解析：甲、乙为两段材料、长度均相同，但甲横截面积小，甲的电阻大，甲乙电阻串联，电流、通电时间相同，根据
Q = I2Rt得，甲产生的电热多，温度上升得快，消耗的电能多。
3．2:1
4．电阻 电流
5．
解：（1）R=U2/P
=（220V）2/1000W
=48.4Ω
（2）t=3min=180s
Q=W=Pt=1000W×180s=1.8×105J
6．
解：（1）I=P/U=3W/10V=0.3A
（2）UR=13V－10V=3V
R=UR/I=3V/0.3A=10Ω
（3）Q = I2Rt=（0.3A）2×10Ω×10s=9J
第十六章 电流做功与电功率
科学探究：电流的热效应（第2时）
【教学任务分析】
教学目标
知识与技能
1．知道焦耳定律的表述,适用范围和计算公式。
2．会用焦耳定律进行简单的计算.
3．会用焦耳定律解释简单的物理现象.
过程与方法
会运用物理知识解决简单的电热问题．
情感态度与价值观
通过本节学习，使学生养成规范做题的习惯．
重点
电流产生热量的计算。
难点
焦耳定律的理解。
【教学环节安排】
环
节
教 学 问 题 设 计
教学活动设计
最佳解决方案
创设情境
当导体通电时间越长，电流越大，电阻越大时，导体中电流产生的热量越多。那么电流通过导体时产生的热量与它们还有什么具体关系吗？
学生思考，教师引入新课
自主学习
“自主学习”答案：
1．电流的二次方 电阻 通电时间
2．Q = I2Rt J A Ω S
学生利用课前或课上5分钟左右的时间预习本节内容，并完成导学提纲．
合
作
共
建与智能应用
知识点1：焦耳定律
问题1：焦耳定律的内容、公式、各个物理量、各物理量的单位分别是什么呢？
小结：
焦耳定律的内容：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。
公式：Q = I2 R t?
物理量：热量、电流、电阻、通电时间
单位：J A Ω S
问题2：处理例1和变式练习1
例1解析：选A
变式练习1解析；；电流通过导体产生的热量与通电时间、电流、电阻都有关系，所以在叙述电流通过导体产生的热量与某个因素的关系的时候，要用控制变量法。
知识点2：电热的计算
问题1: 处理例2、例3和变式练习2
例2解析：
解：I===0.6A
Q = I2 R t?
=(0.6 A)2×60 Ω×300 s
= 6 480 J
小结:使用欧姆定律计算时的注意事项。
例3解析：
解：
（1）t=1min=60s
Q1 = I2 R1 t
=(0.5A)2×60 Ω×60s
= 900J
（2）U1=IR1=0.5A×2Ω=1v
U2= U－ U1=3V－2V=1V
R2===4Ω
变式练习2
解：
（1）I1===1.2A
（2）I2===0.6A
t=1min=60s
Q2= I22 R2 t
=(0.5A)2×10 Ω×60s
= 216J
知识点3：电热与电功
问题1: 电流通过任何用电器产生的热量都可以用焦耳定律Q=I2Rt来计算吗？用电器产生的热量都与电流做功或者消耗的电能相等吗？
小结：
电流通过任何用电器产生的热量都可以用焦耳定律Q=I2Rt来计算，但是与电流做功或者消耗的电能不一定相等。
（1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
Q = W = UIt = I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
（2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，只有少部分转化为内能。所以：W＞Q热
问题2: 处理例4和变式练习3
例4解析：
解：
（1）I===0.5A
（2）R===440Ω
（3）t=10min=600s
Q = W=Pt
=110W×600s
= 66000J
变式练习3
解：
（1）W=Pt
=5.5kW×1h
= 5.5kW．h
（2）I===25A
t=1h=3600s
Q= I2 R t
=(25A)2×0.4Ω×3600s
= 9×105J
教师提出问题，学生自学课本132页，找出焦耳定律的内容、公式、物理量、各物理量的单位。
四名学生板书。
教师展示例1，学生独立思考并展示。
教师提出问题，学生分析讨论，展示自己的思路。教师注意点拨。
分析：先根据欧姆
定律的公式求出电流，再进行时间的单位换算，即
t=5min=300s，最后利用公式求出电流所产生的热量．
例3分析：这是电阻R1和R2的串联电路，根据串联电路的电流特点，电路中的电流I=0.5A，
I
R1 Q1 = I2 R1 t?
t
可以求出R1在1min内产生的热量；根据串联电路的电压特点，可求出R2的电压，进而求出R2的电阻。
指导学生尝试解答，然后归纳总结计算电热的典型方法。
变式2分析：这是电阻R1和R2的并联电路，根据并联电路的电流特点，电路中各支路的电压为U=6V，
在R1这条支路中，已知电压、电阻，根据公式
I=可求出R1的电流；
再求R2产生的热量时，先根据公式I=可求出R2的电流，再用
I
R2 Q2= I22 R2 t?
t
可以求出R2在1min内产生的热量。
教师提出问题1，学生小组讨论，展示讨论结果，教师引导学生举例说明。
例4分析：电烙铁的规格为“220 V 110 W”，已知电烙铁的额定电压、额定功率I= 可求出电烙铁正常工作的电流；R= 可求出电烙铁正常工作的电阻；因为电烙铁电流通过时，电能全部转化为内能，所以Q = W=Pt
可以求出电烙铁在10min内产生的热量.
变式3分析：电动机的铭牌上标有“220V5.5kW”， 已知电动车的额定电压、额定功率，所以电动机正常工作1h，消耗的电能W=Pt即可求出；
当电动车工作时，消耗的电能主要转化为机械能，只有少部分转化为内能。所以W＞Q热，所以电动车的电动机线圈产生的热量只能用Q = I2Rt
求得。
诊断评价
“当堂达标题”见学案
教师出示当堂达标题，学生独立完成，教师出示答案，学生自我批改．教师搜集学生做题信息，查漏补缺．
作业设计
课后133页1、3、4题。
板书设计
第四节 科学探究：电流的热效应（2）
焦耳定律
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。
公式：Q = I2 R t?
物理量：热量、电流、电阻、通电时间
单位：J A Ω S
二．电热的计算
三．电热与电功
1．电能 内能， Q 热=W，即Q = W = UIt = I2Rt
2．电能 内能， W＞Q热例如：电风扇。
教后反思
课件13张PPT。第四节科学探究：电流的热效应(第2课时)第十六章 电流做功与电功率自主学习答案1．电流的二次方 电阻 通电时间
2．Q = I2Rt J A Ω S知识回顾1．什么是电流的热效应？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。2．什么是电流的热效应？电流通过导体时产生的热量与什么有关？电流通过导体时产生的热量与通电时间、电流、电阻有关。思考当导体通电时间越长，电流越大，电阻越大时，导体中电流产生的热量越多。那么电流通过导体时产生的热量与它们还有什么具体关系吗？创设情境 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。这个关系就叫做焦耳定律。焦 耳热量 电流 电阻 时间J A Ω S公式：物理量：单位：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。一．焦耳定律Q = I2 R t? 内容：例题1：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝 热得发红，而导线却几乎不发热呢？答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。二．焦耳定律的应用例2：一根 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。Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J 解:（1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
Q = W = UIt = I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。（2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，
只有少部分转化为内能。所以：W＞Q热电热与电能有什么关系？思考与讨论以上用电器是利用电热来工作，电热是有益的。利用电热孵化器孵小鸡用电来加热用电器 只要有电流通过导体，就会产生电热，电热对人类有益还是有害？知识拓展一．电热的利用烧坏电器
二．电热的危害导线绝缘皮老化引起火灾
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电动机的外壳凹凸不平，为了增大散热面积；电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。这是为了防止电热产生的危害。散热设计没有艰苦的学习，就没有最简
单的科学发明。再见
