沪科版九年级全册物理 16.4 科学探究:电流的热效应 教案+当堂检测+备课资源

16.4 科学探究:电流的热效应
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
一、知识与技能
1.知道电流的热效应.
2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系.
3.了解生产和生活中如何利用电流的热效应来为人类服务,了解电流热效应带来的危害及防止的措施.
4.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用.
二、过程与方法
1.通过探究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”初步培养学生发现、研究、解决问题的能力.
2.通过教学培养学生运用焦耳定律解决一些简单实际问题的能力.
3.注意对学生进行研究方法(控制变量法)的培养.
三、情感态度与价值观
1.通过经历科学探究的过程,使学生认识实验对人们获取科学理论的重要价值.
2.通过对所学知识的应用,体会物理知识来源于生活,服务于社会的理念.
3.使学生通过对英国物理学家焦耳的了解,受到其刻苦钻研精神和严谨科学态度的感染和熏陶.(在探究实验的基础上引出焦耳定律,理解焦耳定律的内容、公式、单位及其应用.)
【重点难点】
重点:通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关,并运用其解决简单问题.
难点:通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关,并运用其解决简单问题.
【新课导入】
导入1:问题导入
观察下面四个电器:
(1)图中四个用电器通电时都会产生什么现象?
(2)说明电流在工作过程中消耗的电能转化成了什么能?
今天我们就一起来探讨电流经过用电器时产生的热量与什么因素有关.
导入2:情境导入
通过教材中的问题“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?”提出下面要研究的课题:电流通过导体产生的热量的多少跟什么因素有关?
【课堂探究】
1.电流的热效应
(1)分小组阅读、交流P129第1,2段内容.
①电流通过用电器时　电能转化为内能　的现象叫电流的热效应.?
②电热器是利用电流的　热效应　制成的加热设备,如:　电热水器、电炉子、电饭锅、电熨斗、电热毯　等.?
优点:清洁卫生没有环境污染、热效率高、方便控制和调节温度.
③电热的防止:在用电器上开散热窗、加散热片、安装　散热扇　,都是为了防止　电热危害　.?
(2)实验探究电流产生的热量与哪些因素有关
建立在预习和小组充分交流讨论的基础上展开以下问题探究:
①提出问题:　电流产生的热量与哪些因素有关??
②作出猜想:电流通过导体产生的热量的多少可能与　通电时间、电流大小、电阻大小　有关.?
③实验方法:当一个物理量可能与多个因素有关,应用　控制变量　法去探究;在控制变量的基础上,我们通过观察比较　温度计升高的度数　来判断电流产生热量多少,这种方法叫　转换法　.?
④本实验中用　电流表　、　电压表　、　秒表(停表)　、　温度计　这些器材去测量本实验中相应的物理量.?
分小组展开以下实验探究.
⑤电流产生热量与通电时间关系的探究
a.根据实验实际操作情况完成P130数据表格;
b.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　,表明电流产生热量越　多　.?
⑥电流产生热量与电流大小关系的探究
a.根据实验实际操作情况完成P131数据表格;
b.结论:对同一电阻丝,在通电时间相同的情况下,通电电流越大,煤油的温度越　高　,表明电流越大,电流产生热量越　多　.?
⑦电流产生热量与电阻大小关系的探究
a.根据实验实际操作情况完成P132数据表格;
b.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,电流产生热量越　多　.?
2.焦耳定律
阅读教材P132页“焦耳定律”部分.
(1)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　,Q表示产生的　热量　,单位是　J　;I表示通过导体的　电流　,单位是　A　;R表示　导体电阻　,单位是　Ω　;t表示　通电时间　,单位是　s　,计算时单位要一致.?
(3)应用例题:一根60欧的电阻丝接在36伏的电源上,在5分钟内共产生多少热量?
解题思路:先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流,再用焦耳定律公式计算电流产生的热量.
第四节　科学探究:电流的热效应
1.电流的热效应
(1)电流通过用电器时电能转化为内能的现象叫电流的热效应;
(2)电热的利用;
(3)电流产生的热量与电流、电阻、通电时间有关.
2.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.
1.下列额定功率相同的用电器中,正常工作时产生热量最多的是(　D　)
A.电风扇 B.电动机
C.电视机 D.电熨斗
2.阻值不同的两个电阻并联在同一电源的两极上,则下列说法中正确的是(　D　)
A.通过的电流越大的发热越多
B.电阻越大的发热越多
C.通电时间越长的发热一定越多
D.通电时间相同,电阻值较小的发热较多
3.电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝热得发红,而导线却几乎不发热,是因为电炉丝的　电阻　比导线大得多,根据焦耳定律可知,在　电流、通电时间　相同时,电炉丝产生了更多的热量.?
4.一个电热器接在电压为10 V的电源上,电功率为10 W,那么(　A　)
A.这个电热器的电阻等于10 Ω
B.通过这个电热器的电流等于10 A
C.每1 min这个电热器消耗的电能是10 J
D.每1 min这个电热器产生的热是10 J
5.一只额定功率是450 W的电饭锅,在220 V的额定电压下使用,每分钟产生多少焦耳的热量?(2.7×104 J)
1.有利的电流热效应
例如电炉通电后,电炉丝变得发红;电饭锅通电以后,可以把生米煮成熟饭.这些都是电流热效应的有利应用,这些设备还包括电热水器、电烤箱等等;
另外它的有利应用在工业中也是非常广泛,主要也是用来制造热量.
2.电流热效应的危害
当大电流通过导线而导线又不够粗时,就会产生大量的热量,破坏导线的绝缘性能,从而导致多条导线的线路出现短路,引发电气火灾.为了避免导线过热,有关部门对各种不同截面积的导线缆规定了最大允许电流(安全电流).
短路电流的热效应是酿成电气火灾的主要原因.因为短路电流很大,通常为工作电流的几倍至几十倍,足以引燃短路点周围的可燃物质,从而导致电气火灾的发生.现在电工在一些电路设计及施工中,采取电气火灾监控系统来尽量减少和控制此类事件的发生及影响.
一些大功率电子元器件在工作中要发热,电动机、变压器等在运行中会产热升温,这也是电流热效应引起的,温度过高会危及这些设备的安全,所以一般要想方设法采取散热措施,以便延长设备的使用寿命.