第十五章
电功和电热
第3节
电热器
电流的热效应
一、知识与技能
1.能认识常见的电热器，知道电热器是利用电流做功将电能转化为内能的装置，知道电热器一般是由发热体构成的。
2.通过探究，知道电热与哪些因素有关，知道运用控制变量法和转化法探究影响电热的因素。
3.知道焦耳定律内容、公式及适用范围。
二、过程与方法
结合本节教学，培养学生重视实验、事实求是的科学态度。
三、情感、态度、价值观
从各种活动中激发和培养起学生的学习兴趣，并通过参与和体验调动起学习的积极性。感受科学探究方法的伟大，并能激发起为科学进步而努力奉献的决心和信心。
理解电热器的能量转化情况，探究电热和电阻、电流以及通电时间关系，焦耳定律。
如何比较电流产生的热量多少；根据实验数据分析得出电流产生的热量和电流、电阻以及通电时间的定性关系。
电取暖器、电阻丝、多媒体。
师：出示电取暖器并通电发热，让学生观察电阻丝是否发红了。提问：电流通过电取暖器，产生了什么效果？能量是如何转化的？
生：电流通过电取暖器产生热量了，电能转化为内能。
师：利用电流做功将电能转化为内能的装置叫电热器。电流通过导体发热的现象叫作电流的热效应。引出本节课的课题。
(一)电热器
师：电热器是利用电流热效应工作的用电器。电热器工作时，几乎将电能全部转化为内能。电热器的主要结构是发热体，一般是由电阻率大，熔点高的合金丝构成。
提问：家庭常见的用电器中哪些是电热器？
生：举例回答
师：通过课件展示几种常见的电热器。虽然电热器的种类和用途不同，但它们的主要结构和这电取暖器是一样的，主要是由电阻率大，熔点高的合金丝构成的发热体。
简单说明电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，有的还可以方便地控制和调节温度。
(二)探究电热与电阻、电流大小及通电时间的关系
1、猜想：电流通过导体产生的热量的多少会和哪些因素有关。
请同学进一步体验电取暖器的使用情况进而猜想电流通过导体产生的热量的多少会和哪些因素有关。
引导学生分别以电阻丝发热而电线不怎么发热的现象和高温、低温档工作时、通电时间不同时电阻丝发热程度不同的现象引导学生提出猜想：电热和电流、电阻、通电时间有关。
2、设计实验验证猜想
师：要对以上猜想进行实验探究，我们该如何设计实验？
生：讨论，交流。
师：请学生回答，并引导学生根据控制变量法得出具体实验方案，并画出实验电路图。
问：如何比较不同导体产生电热的多少呢？
生：用手摸，或用温度计直接测量等方法。
师：引导学生通过转化法比较受热煤油温度升高的多少判断电热的多少。
3、进行实验
实验一：探究在电流和通电时间相同时，电流产生热量和电阻的关系。
将阻值不等的两个电阻丝分别放在盛有等质量煤油的锥形瓶里，并插入温度计，串联起来接入电路中。合上开关，观察在两分钟内两支温度计示数升高的情况，并将实验得出的数据填在已发的表格里。
实验要求：电路连接好，将滑片放在阻值最小端，观察并记录初温。然后再看屏幕上的时钟同时合上开关计时，两分钟后断开开关，并记录末温和电流。
实验二：探究在电阻、通电时间相同时电流产生的热量和电流大小的关系。
利用滑动变阻器使电流减小，再观察两分钟内阻值较大瓶内温度计升高的示数，并记录在表格里。
实验要求：先用试触的方法将电流调小约0.3A左右，再记录阻值较大瓶中煤油初温，并迅速合上开关同时计时，两分钟后同时断开开关并记录末温和电流。（两次实验要求见课件）
4、分析数据得出结论
要求学生根据自己实验得出的数据先行分析得出结论。再视频展示几组学生的实验数据，引导学生得出结论。（见课件）
显而易见：在电阻、电流大小相等时，通电时间越长，产生的热量越多。
生：总结电流通过导体产生的热量和电流、电阻、通电时间的定性关系。
（三）焦耳定律
师：1840年英国物理学家焦耳通过大量的实验定量得出电流产生的热量和电流的平方成正比，和电阻成正比，和通电时间成正比的定量规律。给出焦耳定律内容、公式及单位。说明焦耳定律适用任何电路。简介焦耳生平和对物理学的贡献。（见课件）
师：为什么电取暖器通电时电阻丝热得发红，而和其相连导线并不怎么发热？
生：交流，讨论回答。
师：总结学生的答案，并得出结论。
完成本课时对应课后练习
1.本节课的教学设计方法在教师的指导下学习，可以使学生更好的掌握知识。
2.在本节课教学过程中，对教材进行了一系列的创新，如问题的提出方式等等。这些设计更有利于培养学生的兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力。
3.课堂上能够让所有学生都“动”起来，课堂气氛活跃。教师的导入没有吸引力。(共16张PPT)
第十五章
电功和电热
第3节
电热器
电流的热效应
1.能认识常见的电热器，知道电热器是利用电流做功将电能转化为内能的装置，知道电热器一般是由发热体构成的。
2.通过探究，知道电热与哪些因素有关，知道运用控制变量法和转化法探究影响电热的因素。
3.知道焦耳定律内容、公式及适用范围。
思
考
电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关？
下面这些用电器在能量转化方面有什么共同点？
电热油汀
电
炉
电暖器
电水壶
电熨斗
电饭锅
热得快
思
考
1.导体中有电流通过时会发热，电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应；
2.利用电流热效应工作的装置称为电热器；
3.电暖器，电水壶，电饭锅等都是电热器。
【小知识】电热器的主要组成部分是发热体（一般由电阻率大、熔点高的合金丝做成的）；电热器具有清洁、无污染、热效率高且便于控制和调节等优点。
一、电热器
1.猜想：
2.方法：
①通电时间
②电流
③电阻
①控制变量法
②转换法（把比较电热器产生热量的多少转换成观察什么样的直观现象呢？）
煤油
电阻丝通电放热，煤油吸热升温
二、影响电流热效应的因素
3.实验：
①如图连接好电路，滑片P移动到使滑动变阻器接入电路的阻值最大处：
闭合开关，你会观察到什么现象？
该装置探究的是哪个因素？
你能得出什么结论呢？
现象：乙瓶中温度计示数上升的快,即：液体温度升高的大；
探究：电热与电阻的关系；（通电时间与电流相等）
结论：当电流和通电时间相同时，电阻越大，导体产生的热量越大。
②另外两个因素又该如何探究？
探究：电热与通电时间的关系
如图，第一次让通电时间短些，第二次长些，观察两次实验温度计的示数变化；
探究：电热与电流的关系
如图，通过调节滑片P让两次实验的电流不同，同时保证相同的通电时间，观察温度计示数的变化；
注意：第二次实验时，要等到温度降回来再开始。
1.内容：
2.公式：
1840年，英国科学家焦耳通过大量的实验研究发现：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
三、焦耳定律
3.分析：（电热与电功的关系）
①当电流所做的功，全部转化为内能时，
电功
=
电热；
（例如：电热器）
②当电流所做的功，只有一部分转化成内能时，
电功
=
电热
+
其他形式的能；
（例如：含有电动机的用电器，如电风扇，洗衣机等）
例
典例分析
某电热器电阻丝的电阻是2千欧，当0.5安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？
解：Q=I2Rt
=(0.5A)2
×
2000
Ω
×
60S
=3
×
104J
答：产生的热量是3
×
104J。
1.某段家庭电路上，因为新安装了空调，使得导线的电流增加为原来的两倍，则其产生的电热是原来的______倍,这是目前家庭用电发生火灾的主要原因之一。
4
2.两个电热器的电阻之比为4:3，通过相同电流，在相等时间里产生的热量之比
；若两个电热器的电阻相同，通过电流为1︰3，在相等时间里产生的热量之比为
。
4︰3
1︰9
3.一台电风扇接在220V的电路中正常工作1min，已知通过风扇电动机的电流为0.5A，测得风扇电动机线圈电阻为5Ω，求：电风扇的电动机产生的电热是少？电流做了多少功？
解：Q=I2Rt=(0.5A)2
×
5
Ω
×
60S=75J
W=UIt=220V×0.5A
×
60S=6600J
1.如图，串联电路：
①闭合S1、S2，电热器处于加热档；
电功率P加热=U2/R2
②闭合S1，断开S2，电热器处于保温档；
电功率P保温=U2/（R1+R2）
2.如图，并联电路：
①闭合S1、S2，电热器处于加热档；电功率P加热=U2/R1
+
U2/R2
②闭合S1，断开S2，电热器处于保温档；电功率P保温=U2/R2
