18.4 焦耳定律一、教學目標：1.能通過實例，認識電流的熱效應。2.能在實驗的基礎上得出電熱的大小與電流、電阻和通電時間有關，知道焦耳定律。3.會用焦耳定律進行計算，會利用焦耳定律解釋生活中電熱利用與防治。4.體驗科學探究過程，了解控制變量的物理方法，提高實驗探究能力和思維能力。5.會解釋生活中一些電熱現象，通過學習電熱的利用與防止，學會辯證地看待問題。二、教學重點：通過實驗研究電熱與電流、電阻和通電時間的關系，并確定研究方法及實驗操作中各個環節應注意的問題。三、教學難點：對焦耳定律的理解及焦耳定律在實際生活中的應用。四、課前準備：校園局域網、多媒體課件整合網絡、家庭電路演示板（含電能表）、功率不同的用電器（如熱得快和白熾燈）、電源、開關、導線、規格已知的小燈泡、滑動變阻器等。五、課時安排：1課時六、教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖復習提問（2分鐘）1電功的大小與哪些因素有關？如何計算？2能說出一些用電器工作時能量的轉化情況？學生按要求回憶，回答。為本節課作知識上的鋪墊。創設情景引入新課（3分鐘）電流在電路中做功，可以將電能轉化為其它形式的能，如電動機、電燈發光、電視機工作。當這些用電器工作一段時間后，我們觸摸它們的有關部位，會有什么感覺？這是什么原因？學生說出常見用電器工作過程中能量的轉化。電流通過導體時電能轉化成內能。創造課堂情景，激發學生的興趣和求知欲。聯系實際，引入新課。新課教學（28分鐘）電流的熱效應投影：電飯鍋、取暖器、油燈、電爐絲、電鉻鐵這些用電器工作時有什么共同特點？導線和電爐絲串聯，為什么電爐絲熱得發紅而導線并不很熱？說明什么？一、提出問題電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關？二、猜想與假設提示：電熱是電流通過電阻時產生的熱量，電路中有電壓不一定有電流，所以電壓對電流通過電阻產生熱量的多少沒有影響。（排除電壓這個物理量）電流通過導體產生熱量的多少與________________有關。你能結合實例說出這三個因素對電熱的影響嗎？三、設計實驗要研究電流通過電阻產生熱量與電阻的關系，如何設計實驗？如何比較產生熱量的多少？四、進行實驗展示實驗裝置1觀察本實驗裝置，思考：1本裝置可以用于研究電熱與哪個因素的關系？2兩電阻為什么要串聯？3如何比較電流通過電阻放出熱量？4設計實驗數據記錄表格電路接通，進行實驗，觀察U形管中液柱的上升情況，把實驗結果填入表格中。分析實驗數據，可以得到什么結論？展示裝置21本裝置可以用于研究電熱與哪個因素的關系？2右邊電阻絲上為什么要再并聯一根電阻絲？3如何比較電流通過電阻放出熱量？4設計實驗數據記錄表格電路接通，進行實驗，觀察U形管中液柱的上升情況，把實驗結果填入表格中。分析實驗數據，可以得到什么結論？對于某一個電阻，在電流一定時，通電時間越長，電流通過電阻產生熱量越多。這個結論可以通過剛才的實驗中看出來，某一根電阻絲通電時間越長，液柱上升越高，說明放出熱量越多。五、分析論證，得出結論對以上兩個實驗進行總結，電流通過電阻產生熱量多少與電流、電阻和通電時間。學生總結：這些用電器工作時都是把電能轉化成內能。（得出電流的熱效應的概念）電熱的大小可能與導體的電阻有關。學生結合生活實際進行猜想:電流、電壓、電阻、通電時間學生舉例證明猜想的合理性。學生討論：實驗時要控制電路中的電流相等，改變電阻，比較在相同時間內放出熱量的多少。可以通過加熱相同物體，比較物體吸熱升溫的多少學生觀察實驗裝置討論得出：1本裝置研究電熱與電阻的關系。2電阻串聯，可以使流過兩根電阻絲的電流和通電時間相同。3通過左右兩管液面的高度差來比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。電流I/A R1 R2 電阻/510 產生熱量（多/少） 4實驗數據表格學生根據實驗數據，得出結論：在電流和通電時間相同時，電阻越大，電流通過電阻產生的熱量越多。學生觀察實驗裝置討論得出：1本裝置研究電熱與電流的關系。2使右邊容器中的電阻絲中的電流與左邊容器中的電阻絲不等（左邊電流大于右邊電流）。3通過左右兩管液面的高度差來比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。4實驗數據表格電阻R/R1R2電流I/A產生熱量（多/少）學生根據實驗數據，得出結論：在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過電阻產生的熱量越多。學生總結以上兩個實驗：電流通過電阻產生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關，電流越大、電阻越大、通電時間越長，電流通過電阻產生熱量越多。培養學生總結問題的能力。由生活現象培養學生發現問題并提出問題的能力。培養學生合理猜想，并分析猜想的合理性。學會排除不合理猜想。培養學生利用控制變量的方法來設計實驗。通過分析實驗裝置的合理性來培養學生的設計實驗的能力。培養學生利用轉換的方法把不易觀察的量轉換為易觀察的現象。學會設計實驗數據記錄表格會根據實驗數據得出結論，利用控制變量的方法準確的描述出結論。培養學生設計數據記錄表格、分析實驗、總結實驗、描述實驗結論的能力。培養學生對實驗數據綜合分析能力。焦耳定律介紹科學家焦耳。英國科學家做了大量實驗于1840年最先精確地確定了電流產生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關系，即焦耳定律。電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟電阻成正比，跟通電時間成正比。如果熱量用Q表示，電流用I表示，電阻用R表示，時間用t表示，則焦耳定律為Q=I2Rt。例題：一電熱水器電阻絲的阻值為484，正常工作時的電流為455A，工作10min放出的熱量為多少J ？練習：一取暖器接在家庭電路中，正常工作時的電流為68A，工作10min放出的熱量是多少？了解焦耳在電熱上的成就學生了解焦耳定律的內容，記住公式。學生快速的計算本題中的電熱。Q=I2Rt=（455A）2484600s=6105J學生結合歐姆定律進行計算Q=I2Rt=（68A）2323600s=9105J培養學生的人文精神、學習科學家的實事求是的精神。利用焦耳定律進行簡單計算，培養學生利用公式解決實際問題的能力，進一步熟悉公式。培養學生利用物理知識解決實際問題的能力。電功與電熱上題中已知電壓、電流和通電時間，可以計算出取暖器消耗的電能，那么取暖器消耗的電能與電熱之間有什么關系呢？通過計算我們發現電流做功與產生的電熱是相等，那么用電器在工作時，電功與電熱間有什么關系呢？當電流做的功全部轉化為內能時： 由于 W=UIt，U=IRQ=W=I2Rt 電吹風工作時，消耗了1000J的電能，電流在電阻線上產生熱量等于1000J嗎？電功與電熱的聯系與區別1純電阻電路中W=Q2非純電阻電路中WQ電熱Q=I2Rt其它形式的能W?Q學生計算電流做的電功（電能）W=UIt=220V68A600s=9105J學生討論：在前面的計算過程中利用了歐姆定律，它只能用在純電阻電路中，用電器工作時把電能全部轉化為內能。不是的，電吹風工作時把電能轉化為內能，還有一部分轉化為動能。它不是一個純電阻。電功大于電熱。加強知識的聯系，培養學生系統學習的能力。培養利用物理知識解決實際問題能力。培養學生合作學習的能力、團隊精神和交往能力。利用焦耳定律解釋現象討論：電爐通過導線接到電路中，導線和電爐絲串聯，為什么電爐絲熱得發紅而導線并不很熱？想想議議：額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內產生的熱量越多?？墒前凑战苟?，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？學生討論：電線與電爐絲串聯，電流相等，根據焦耳定律，導線的電阻比電爐絲小的多，相同時間內放出熱量也少。學生討論這兩種情況下有不同的變量，前者是在電壓一定時，電阻越小，電流越大，電熱與電流是平方的關系，所以電流對電熱影響較大。后者的前提是在電流一定時，電阻越大，電熱越多。培養學生知識應用能力，合作學習的能力、團隊精神和交往能力。利用控制變量的方法來分析問題。通過辨析加強對焦耳定律的理解。電熱的利用和防止展示常見一些用電器（電熨斗、電視機散熱孔、取暖器、電飯鍋、電腦主板風扇、筆記本散熱孔、電動機外殼），給這些用電器進行分類，哪些是利用電熱、哪些是防止電熱造成危害的。電熱在實際中有利用也有防止的。我們要利用辯證的態度來對待電熱。分成兩類利用電熱的有：電熨斗、取暖器、電飯鍋等。防止電熱的有：電視機散熱孔、電腦主板風扇、筆記本散熱孔、電動機外殼等 利用分類的方法來培養學生利用辯證的態度來看待問題總結（5分鐘）回憶本節課內容1電流的熱效應與哪些因素有關？2焦耳定律3電功與電熱的關系4電熱的利用 防止梳理本節課知識內容，學生根據問題逐個回憶本節課的內容，形成一個知識體系。利用問題引領的方法培養學生總結歸納的能力布置作業1課后“動手動腦學物理”第1、2、3題2調查生活中還有哪些是利用電熱，哪些是防止電熱的措施。學生按要求完成作業，對生活實際開展力所能及的調查。鞏固本課學習內容，同時增加課外調查的作業，使物理走向社會、走向生活