18.4 焦耳定律一、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。二、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。三、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。四、课前准备：校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电路演示板（含电能表）、功率不同的用电器（如热得快和白炽灯）、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。五、课时安排：1课时六、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图复习提问（2分钟）1电功的大小与哪些因素有关？如何计算？2能说出一些用电器工作时能量的转化情况？学生按要求回忆，回答。为本节课作知识上的铺垫。创设情景引入新课（3分钟）电流在电路中做功，可以将电能转化为其它形式的能，如电动机、电灯发光、电视机工作。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？学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。电流通过导体时电能转化成内能。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。新课教学（28分钟）电流的热效应投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电铬铁这些用电器工作时有什么共同特点？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？一、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？四、进行实验展示实验装置1观察本实验装置，思考：1本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系？2两电阻为什么要串联？3如何比较电流通过电阻放出热量？4设计实验数据记录表格电路接通，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？展示装置21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？4设计实验数据记录表格电路接通，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？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。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。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）电热的大小可能与导体的电阻有关。学生结合生活实际进行猜想:电流、电压、电阻、通电时间学生举例证明猜想的合理性。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学生观察实验装置讨论得出：1本装置研究电热与电阻的关系。2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。电流I/A R1 R2 电阻/510 产生热量（多/少） 4实验数据表格学生根据实验数据，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。学生观察实验装置讨论得出：1本装置研究电热与电流的关系。2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）。3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实验数据表格电阻R/R1R2电流I/A产生热量（多/少）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。学生总结以上两个实验：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。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。学会设计实验数据记录表格会根据实验数据得出结论，利用控制变量的方法准确的描述出结论。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。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484，正常工作时的电流为455A，工作10min放出的热量为多少J ？练习：一取暖器接在家庭电路中，正常工作时的电流为68A，工作10min放出的热量是多少？了解焦耳在电热上的成就学生了解焦耳定律的内容，记住公式。学生快速的计算本题中的电热。Q=I2Rt=（455A）2484600s=6105J学生结合欧姆定律进行计算Q=I2Rt=（68A）2323600s=9105J培养学生的人文精神、学习科学家的实事求是的精神。利用焦耳定律进行简单计算，培养学生利用公式解决实际问题的能力，进一步熟悉公式。培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。电功与电热上题中已知电压、电流和通电时间，可以计算出取暖器消耗的电能，那么取暖器消耗的电能与电热之间有什么关系呢？通过计算我们发现电流做功与产生的电热是相等，那么用电器在工作时，电功与电热间有什么关系呢？当电流做的功全部转化为内能时： 由于 W=UIt，U=IRQ=W=I2Rt 电吹风工作时，消耗了1000J的电能，电流在电阻线上产生热量等于1000J吗？电功与电热的联系与区别1纯电阻电路中W=Q2非纯电阻电路中WQ电热Q=I2Rt其它形式的能W?Q学生计算电流做的电功（电能）W=UIt=220V68A600s=9105J学生讨论：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。不是的，电吹风工作时把电能转化为内能，还有一部分转化为动能。它不是一个纯电阻。电功大于电热。加强知识的联系，培养学生系统学习的能力。培养利用物理知识解决实际问题能力。培养学生合作学习的能力、团队精神和交往能力。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？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？学生讨论：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。学生讨论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。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。利用控制变量的方法来分析问题。通过辨析加强对焦耳定律的理解。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。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。分成两类利用电热的有：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 利用分类的方法来培养学生利用辩证的态度来看待问题总结（5分钟）回忆本节课内容1电流的热效应与哪些因素有关？2焦耳定律3电功与电热的关系4电热的利用 防止梳理本节课知识内容，学生根据问题逐个回忆本节课的内容，形成一个知识体系。利用问题引领的方法培养学生总结归纳的能力布置作业1课后“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。学生按要求完成作业，对生活实际开展力所能及的调查。巩固本课学习内容，同时增加课外调查的作业，使物理走向社会、走向生活