第十八章电功率第4节 焦耳定律课题18.4焦耳定律教学目标1.能通过实例，认识电流的热效应。2.能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。3.会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。4.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。5.会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。教学重点通过实验研究电热与电流、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。教学难点对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。器材焦耳定律演示器、电池组、开关、滑动变阻器、演示电流表。教学过程教 学 内 容 与 师 生 活 动设计意图温故知新、引入新课：请学生按要求回忆，回答1.电功的大小与哪些因素有关？如何计算？2.说出一些用电器工作时能量的转化情况？3.根据学生说出的常见用电器工作过程，提出疑问：当这些用电器工作一段时间后，我们触摸它们的有关部位，会有什么感觉？这是什么原因？新课教学一、电流的热效应投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁提问：（1）这些用电器工作时有什么共同特点？学生总结：这些用电器工作时都是把电能转化成内能。（得出电流的热效应的概念）（2） 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？说明什么？学生回答：电热的大小可能与导体的电阻有关。二、探究电流的热效应（一）、提出问题结合学生回答提出问题：电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？（二）、猜想与假设让学生猜想，并举例证明猜想的合理性。提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电路中有电压不一定有电流，所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。（排除电压这个物理量）电流通过导体产生热量的多少与________________有关。你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗？（三）、设计实验要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？学生讨论：实验时要控制电路中的电流相等，改变电阻，比较在相同时间内放出热量的多少。可以通过加热相同物体，比较物体吸热升温的多少。（四）、进行实验展示实验装置1观察实验装置，思考并讨论：1.本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？本装置研究电热与电阻的关系。2.两电阻为什么要串联？电阻串联，可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。3.如何比较电流通过电阻放出热量？通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。4.设计实验数据记录表格电流I/A R1 R2 电阻/510 产生热量（多/少） 5.电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。分析实验数据，可以得到什么结论？学生根据实验数据，得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。展示实验装置2提出问题1.本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？2.右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝？3.如何比较电流通过电阻放出热量？学生观察实验装置讨论得出：本装置研究电热与电流的关系。使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。4.设计实验数据记录表格电阻R/R1R2电流I/A产生热量（多/少）5.电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的上升情况，把实验结果填入表格中。分析实验数据，可以得到什么结论？学生根据实验数据，得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。对于某一个电阻，在电流一定时，通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。让学生总结以上两个实验，讨论得出：电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。（五）、分析论证，得出结论对以上两个实验进行总结，电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间有关。三、焦耳定律介绍科学家焦耳。英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为Q=I2Rt。例题：一电热水器电阻丝的阻值为48。4，正常工作时的电流为4。55A，工作10min放出的热量为多少J？解：Q=I2Rt=（4。55A）248。4600s=6105J练习：一取暖器接在家庭电路中，正常工作时的电流为6。8A，工作10min放出的热量是多少？解：结合欧姆定律Q=I2Rt=（6。8A）232。3600s=9105J四、强调电功与电热：当电流做的功全部转化为内能时： 由于 W=UIt，U=IR可得 Q=W=I2Rt 在前面的计算过程中利用了欧姆定律，它只能用在纯电阻电路中，用电器工作时把电能全部转化为内能。五、利用焦耳定律解释现象讨论：电炉通过导线接到电路中，导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？讨论后展示：电线与电炉丝串联，电流相等，根据焦耳定律，导线的电阻比电炉丝小的多，相同时间内放出热量也少。想想议议：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？讨论后展示：这两种情况下有不同的变量，前者是在电压一定时，电阻越小，电流越大，电热与电流是平方的关系，所以电流对电热影响较大。后者的前提是在电流一定时，电阻越大，电热越多。六、电热的利用和防止展示常见一些用电器（电熨斗、电视机散热孔、取暖器、电饭锅、电脑主板风扇、笔记本散热孔、电动机外壳），给这些用电器进行分类，哪些是利用电热、哪些是防止电热造成危害的。学生回答：利用电热的有：电熨斗、取暖器、电饭锅等。防止电热的有：电视机散热孔、电脑主板风扇、笔记本散热孔、电动机外壳等 电热在实际中有利用也有防止的。我们要利用辩证的态度来对待电热。为本节课作知识上的铺垫。创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。联系实际，引入新课。培养学生总结问题的能力。由生活现象培养学生发现问题并提出问题的能力。培养学生合理猜想，并分析猜想的合理性。学会排除不合理猜想。培养学生利用控制变量的方法来设计实验。通过分析实验装置的合理性来培养学生的设计实验的能力。培养学生利用转换的方法把不易观察的量转换为易观察的现象。培养学生设计数据记录表格、分析实验、总结实验、描述实验结论的能力。培养学生对实验数据综合分析能力。培养学生的人文精神、学习科学家的实事求是的精神。培养学生利用公式解决实际问题的能力，进一步熟悉公式。加强知识的联系，培养学生系统学习的能力。培养学生知识应用能力，合作学习的能力、团队精神和交往能力。利用分类的方法来培养学生利用辩证的态度来看待问题课堂小结回忆本节课内容1电流的热效应与哪些因素有关？电流大小、电阻大小、通电时间长短。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，跟电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：Q=I2Rt3.电热的利用：电热器防止：散热窗板书设计18.4焦耳定律1、 电流的热效应2、 影响电热大小的因素：电流大小、电阻大小、通电时间长短。3、 焦耳定律： 内容：公式：Q=I2Rt，4、电热的利用 防止课堂训练1、将规格都是“220 V180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ C ）A.电冰箱产生的热量最多 B.电脑产生的热量最多C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多2、下列情况中不属于防止电热危害的是( D )A.电视机的后盖有许多孔 B.电脑机箱内有小风扇C.电动机外壳有许多散热片 D.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次3、新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线橫截面积要求进行了修改，额定电流16 A的延长线插座，导线最小标称横截面积由1 mm2提升到1.5 mm2。增大导线横截面积的目的是( D )A.增大导线的电阻 B.减小通过导线的电流C.增大导线的电压 D.减小导线发热的功率4、如图是某家用电热器电路结构示意图，其中R1、R2为加热电阻丝(R1R2)。电热丝有四种连接方式使电热器提供不同的发热功率，其中发热功率最大的连接方式是( D )5、 一根 60 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?6、某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？作业布置1.课后102页“动手动脑学物理”第1、2、3题2.调查生活中还有哪些是利用电热，哪些是防止电热的措施