人教版九年级全一册物理教案：18.4焦耳定律

《焦耳定律》教案
教学目标
知识与技能
能通过实例，认识电流的热效应。
能在实验的基础上得出电热的多少与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。
会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热的利用与防治。
过程与方法
体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
情感态度与价值观
会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防治，学会辩证的看待问题。
教学重点、难点
重点：通过实验去探究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法，及实验操作中各个环节应注意的问题。
难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
教学过程
情景导入
同学们，今天我们来学习焦耳定律，在学习新内容以前，我们先看一段名侦探柯南侦破《不在场的纵火犯》的视频。（PPT视频）
电灯泡为什么能够点燃火柴呢？
这就是我们即将探寻的电与热的奥秘。
（二）电流的热效应
生活中许多用电器接通电源后，都伴随有热现象产生，比如你经常见到的
熨衣服用的电烙铁，取暖用的电暖气，做饭用的电饭煲，电炉子等等。（PPT配图）
电流通过导体时电能转化成内能的现象，我们把它叫做电流的热效应。
那么电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关呢？
（三）焦耳定律
在进行实验之前，我们先来介绍一下实验器材。
这两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而体现电流产生热量的多少。
这种判断电流产生热量的多少采用的是“转换法”。
本实验中采用的气体是空气，目的是：气体吸热温度升高的快，易进行实验操作，而且是绝缘体。
电流通过导体产生热量的多少可能跟电阻的大小，电流的大小，通电时间有关。
那我们就要用到之前的
控制变量法
我们先来探究产生热量跟电阻大小的关系
那我们就要控制电流大小和通电时间相同。
设计实验电路如图所示：
两电阻阻值不同，这是个串联电路，那么通电电流就是一样的，闭合开关，通电一段时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。
断开电路，我们观察到，在通电时间相同时，5欧电阻这边的U形管液面高度差小于10欧电阻这边的U形管液面高度差。
由此我们可以得出的结论是：在电流大小和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流通过导体产生的热量就越多。
我们再来探究产生热量跟电流大小的关系
那我们就要控制电阻大小和通电时间相同。
设计实验电路图如图所示：
接通电路后，请同学们注意比较与R1、R3相关联的两个U形管两边液面高度差的变化。
断开电路，我们观察到：与R3相连的U形管两边液面高度差远高于与R1相连的U形管两边液面高度差。
由此我们可以得出结论，在电阻和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就越多。
我们最后探究产生热量跟通电时间的关系
我们可以观察电路图1中的电阻R1，同一个电阻，通电5分钟跟通电10分钟，两次产生的热量肯定不一样。
实验结论，在电阻和电流相同时，通电时间越长，电流产生的热量就越多。
综上所述
总结：电流通过导体产生热量随导体中电流的增大而增大，随导体电阻的增大而增大，随通电时间的增大而增大。
那么它们之间存在哪些定量的关系呢？
英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳，经过多年的研究，最先确定了它们之间的定量关系：
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。这个规律叫做焦耳定律。
公式表示Q=I?R
t
其中
物理量
单位
I
安培A
R
欧姆Ω
t
时间s
Q
热量J
焦耳定律的应用
习题练习
在探究焦耳定律的实验中，为了找出电流通过导体产生的热量与导体电阻的关系，必须同时保持（
）
A
导体电阻相等和导体中电流相等
B
导体电阻相等和通电时间相等
C
通电时间相等和导体中电流相等
D
导体电阻相等、通电时间相等、导体中电流相等
一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两段，在5min内共产生多少热量？
小芳家夏天用的电热驱蚊器是利用电流的（
）效应工作的，发热元件是一个阻值为1000Ω的电阻，接在照明电路中通电100s所产生的热量是（
）J。
阻值为100Ω的电炉子接在电压为220V的电路中，则通过电炉丝的电流是（
）A，通电10s内产生的热量是（
）J。
电能与电热的关系：
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。
也就是W=UIt=I?Rt=Q
(五）电热的利用与防止
生活中，电饭锅，电热水器，电水壶，电褥子，电热孵化器，充电鞋垫等等，这些用电器都是对电热的利用。（PPT配图）
为什么要防止电热？
电线中电流过大时，电热就会使绝缘材料迅速老化，甚至引起火灾，有些用电器如果不采取散热措施就会被烧坏。(PPT配图）
用电器是采取哪些措施防止电热危害的呢？
电动机里装有散热风扇，
电视机、收音机机壳上装有散热窗。（PPT配图）
课堂小结
通过今天对焦耳定律的学习，我们知道了电流具有热效应，也探究了电热的影响因素，对电热的知识有了全新的认识，希望同学们在今后的学习生活中，养成良好的安全用电习惯，不使用用电器时，随手关闭电源，既可以消除安全隐患，又可以节约电能。
板书设计
电流通过导体时，电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。
探究电热跟哪些因素有关？
探究Q与R的关系
在I、t一定时，R越大，Q越大。
探究Q与I
的关系
在R、t一定时，I越大，Q越大。
探究Q与t
的关系
在I、R一定时，t越长，
Q越大。
3、焦耳定律
Q=I?R
t
4、电能与电热的关系
5、电热的利用和防止
课后作业
课后动手动脑学物理1、2、3题。
调查生活中还有哪些是利用电热，哪些是防止电热的措施。
教学反思