2020年秋北师版九年级物理第十三章第4节　电流的热效应 同步导学案

第4节　电流的热效应
教学重难点
重点：影响电流热效应的因素，焦耳定律。
难点：焦耳定律的探究与应用。
教学准备
教师准备：学生电源、滑动变阻器两个、电流表两个、质量相同的同种液体两瓶、两个阻值不同的电阻，两个阻值相同的电阻各一组、开关、教学课件等。
学生准备：复习电功和电功率的知识，预习本节内容。
导学达标
细心的同学可能会发现，家用电器的后面一般会有一块带有规则分布的小孔的板块，在家用电器使用的过程中，如果你用手摸摸这块带孔的板块，你会明显地感觉到热乎乎的，这是什么原因呢？
知识点一　电流的热效应
【教材助学】
1．电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作电流的______。
2．在探究电流通过导体发热多少与电阻阻值的大小关系时，应保持________和________相同，因此需要让两个阻值________的电阻里面的电流相同，这两个电阻必须________；在探究电流通过导体发热多少与电流的大小关系时，应保持________和________相同，因此需要让两个阻值________的电阻里面的电流不同，这两个电阻必须________。
【合作解疑】
1．电流的热效应。
请同学们观察老师投影的两种用电器(电饭煲、电熨斗)，你们知道它们的名称和作用吗？
电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作电流的________。在这个过程中，________转化导体的________。
2．探究电流的热效应。
除了刚刚看到的两种家用电器是利用电流的热效应工作的，生活中你还知道哪些家用电器是利用电流的热效应工作的？
观察演示实验：用电水壶烧水。
电水壶通电后一会儿，水就烧开了，此时与电水壶相连的导线热不热呢？请同学们上来触摸与电水壶相连的导线。(提醒他们注意安全)
导线和电炉丝是串联的，通过它们的电流也是相等的，但是导线却远不如电水壶热。就这一现象，你们能提出什么问题？
阅读教材第120页实验探究，完成下列填空：
(1)提出问题：___________________________________________________________。
(2)进行猜想：电流的热效应(以下简称电热，用Q表示)可能与________、________和________有关。
既然电流的热效应可能与多个因素有关，我们该应用什么样的方法进行探究？我们是怎么知道导体发热的多少的？这又是一种什么实验方法？
(3)制订实验计划：
①保持________和________相同，________不同，来研究________和________的关系；
②保持________和________相同，________不同，来研究________和________的关系；
③保持______和________相同，________不同，来研究________和________的关系。④教材第120页图13－16甲图中，两瓶中电阻丝是________联的，这样做可以保证________和________相同；乙图中，两瓶中电阻丝是________联的，这样做可以保证________和________相同。
(4)实验中应该测量哪些物理量？需要注意什么？
实验中应该测量出________、________，知道电阻的大小关系。要注意的问题有：________和________应用，控制液体的________、________、容器、加热工具、温度计等相同。
(5)请画出记录实验数据的表格。(R1＞R2)
实验序号
电流/A
通电时间/s
温度升高量/℃
R1
R2
1
2
3
　　(6)进行实验，搜集证据。
得出结论：通过导体的电流越________、导体的电阻越________通电时间越________，电流产生的热量就越多。
【教师点拨】
1．定义：当电流通过电阻时，电流做功而消耗电能，产生了热量，这种现象叫作电流的热效应。
2．电流的热效应与通电的时间、电流、电阻有关，通过导体的电流越大，导体的电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。
【拓展延伸】
在探究电流的热效应与哪些因素有关的实验中，因为经过猜想得知，影响电流热效应的因素有几个，所以我们在探究某个因素对电流热效应的影响时，在改变这个因素的同时，必须保证其他几个因素不变，这是控制变量法的具体应用；导体发热看不到，也不能去触摸，所以我们要想法通过其他的现象判断出导体发热的多少，该实验中是通过观察相同质量的同种液体的温度的改变量来显示导体发热的多少的，这叫作转换法。
【当堂检测】
1．下列用电器与电水壶工作原理相同的是(　　)
A．电风扇　　　　　B电饭锅
C．洗衣机
D．液晶电视
2．电流通过导体时，将________能转化为________，这种现象叫作电流的热效应。
3．使用电饭锅煮饭时，是在利用电流的________效应。
知识点二　焦耳定律
【教材助学】
焦耳定律：电流通过导体时产生的热量跟________成正比，跟导体的________成正比，跟________成正比。用公式表示是________。
【合作解疑】
我们已经知道了电流的热效应与通过导体的电流、通电时间和导体的电阻有关，那么，电流的热效应与这三个物理量之间有着什么样的定量关系呢？
阅读教材第121页相关内容，完成下列填空：
1．英国物理学家________在大量实验的基础上最先确定了电流产生的热量跟电流、电压和通电时间的定量关系。
2，焦耳定律的内容是：_____________________________________________
______________________________________________________________。
3．公式：_______________________________________。
【教师点拨】
焦耳定律：
1．定义：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
2．公式：Q＝I2Rt，适用于任何有电热产生的电路中的电热计算。
式中：I—通过导体的电流，单位是安培(A)；R—导体的电阻，单位是欧姆(Ω)；t—电流通过导体的时间，单位是秒(s)；Q—电流在电阻上产生的热量，单位是焦(J)。
【拓展延伸】
焦耳定律的推导公式：Q＝t，Q＝UIt，适用范围，纯电阻电路。
知识三　电流热效应的应用与防止
【教材助学】
电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用．常见的电热器都是利用________工作的；而电风扇、电动机等工作过程中发热也是________的结果，但是这属于能源浪费，又有烧坏用电器的隐患，所以很多电器采用设置________、________或在发热部位安装________等方法散热。
【合作解疑】
阅读教材第121页和122页的内容完成下面的填空：
1．电流热效应在生产生活中的应用：________。
2．电热危害表现：___________________________________________________。
3．电热危害防治办法：(1)________；(2)________。
【教师点拨】
电热的利用：电流的热效应有非常普遍的应用，如电热毯、电熨斗、电烤箱等。
电热的防治：电视机长时间工作，会使后壳积累较多的热量从而影响寿命，需要散热。
【拓展延伸】
电热和电功是两个完全不同的概念，只有在纯电阻电路中(如电炉、电烙铁、电熨斗等)，电流做功消耗的电能全部转化成内能时，电热在数量上才与电功相等，Q＝I2Rt＝W＝UIt＝Pt＝，若导体不是纯电阻电路(如电动机，电视机，电冰箱等)。W＝UIt＝Pt>Q＝I2Rt，电功中只有一部分转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能量。