1、_物理 学科导学案 课 题： _ _ 焦 耳 定 律 _ 主 备 人： _ _ 【进行实验】 在甲、乙两个瓶子里装着质量相等的煤油，瓶内各安装一根 电阻丝(如图所示)。 集体修改 集体 修改 学习目标:1知道电流的热效应，知道利用和防止电热的场合 和方法。 2能理解焦耳定律的内容、公式、单位。并且会运用公式进 行简单的计算。 3.知道科学研究中常用的转换法和控制变量法在本节实验中的 运用。 4.体会科学探究过程。 重点：电流产生的热量跟电阻、电流、通电时间的关系。 难点：理解焦耳定律。运用公式进行简单的计算。 导学过程： 一、电流的热效应 问题 1.灯泡发光一段时间后,用手触摸灯泡,有什么感觉
2、?为什么? 问题 2 电风扇使用一段时间后,用手触摸电动机部分有什么感觉?为 什么? 电流通过导体时,电能要转化成热,我们把这种现象叫做电流的 热效应。 电能在转化为其他形式能的时候,为什么都要发热?影响它们发 热的因素是什么? 1.可能与电压有关,因为电压越大,电炉中产生的热越多; 2.可能与电阻有关,因为电炉丝发热,而跟电炉丝相连的铜导线 却不太热; 3.可能跟电流有关,因为常听说,电流大容易引发火灾。 电流、电压和电阻三个量之间是有联系的,明确了二个量就可 以再确定另外一个量,故我们研究电流、电阻与导体产生热量的关 系就可以了。 【设计实验】应采用控制变量法 讨论：1.如何研究电流产生的
3、热量与电阻的关系? 找两个电阻 R1,R2 串联，电流相同，时间相同，R 1 和 R2 电阻 不同，电流产生的热量不同 2.如何研究电流产生的热量与电流的关系?调节滑动变阻器改 变通过电阻的电流，保持电阻不变，通电时间不变，电流产生的 热量不同 3.如何比较电流产生热量的多少?(转换法) 比较瓶内煤油升高 的温度，煤油的温度升高的高，则电流产生的热量多 课后反思 两瓶中电阻丝的电阻分别为 R 甲 10 、R 乙 20 。两瓶中 各插入了一支温度计。在测量两瓶煤油的温度后，闭合开关，通 电 100s 后再记录两瓶煤油的温度，得到温度的升高量。把通电时 间和温度升高量填在表中，这就是表中的第 1
4、组和第 3 组数据。 然后，通电时间改为 200s，重复这个实验，获得第 2 组和第 4 组 数据并填在表中。 （1） 如果想探究“同一导体，在通电电流不变时，其发出 的热量和加热时间有什么关系” ，应对比哪两组数据? 可得出什么结论? 1、2 组或 3、4 组，结论：在电流相同，电阻相同时，通电时 _年级_学科导学案 集体修改 间越长，电流产生的热量越多。 (2)如果想探究“两个不同的导体，在通电电流和通电时间都 相等时，其发出的热量和导体的电阻大小有什么关系” ，应对比哪 两组数据?可得出什么结论? 1、3 组或 2、4 组，结论：在电流相同，通电时间相同时，电 阻越大，电流产生的热量越多
5、。 课后反思 随后，调节了滑动变阻器，使通电电流增大为原来 2 倍，重新 进行相同的实验，记录两瓶煤油温度的升高量和加热时间的数据如 下。 (3)如果想探究“同一导体(电阻不变)，在通电时间相等时，其 发出的热量和通过的电流大小有什么关系” ，应对比哪两组数据?可 得出什么结论? 1、5 组，2、6 组，3、7 组，4、8 组结论：电阻相同，通电时间相 同，电流越大，电流产生的热量越多。 二、焦耳定律 1.推导电流产生的热量与电流、电阻、通电时间三者的定量关 系，对于纯电阻电路电流所做的功全部用来产生热量 Q=W=UIt 根据欧姆定律 U=IR,所以 Q=W=IR*It=I2Rt 2.英国物理
6、学家焦耳通过大量的实验于 1840 年最先精确地确 定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,跟通电时间成正比的结论,于是人们为了记住他,把这个规律 叫做焦耳定律。其公式为:Q=I 2Rt。 公式中的电流 I 的单位要用安培 (A),电阻 R 的单位要用欧姆 (),通过的时间 t 的单位要用秒 (s)这样,热量 Q 的单位就是焦耳(J)。 _年级_学科导学案 思考：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电 流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不热？ 例题：一根 60 的电阻丝接在 36V 的电源上，在 5min 内共 产生多少热量？ 分析：只有一根电阻丝连
7、入电路，属于纯电阻电路，电流所 做的功全部用来产生热量 Q=W=U2/R*t 解：由题知：R=60 U=36V t=5min=300s(注意时间的单 位是 s) Q=W=U2/R*t=(36V)2/60*300s=6480J 总结：对于纯电阻电路，计算电流产生的热量还可以使用哪些 集体修改 课后反思 推导公式？ 练习：赵强同学家中有一个电动机，已知该电动机的线圈电 阻为 100 ，当他将这个电动机接在家庭照明电路中，通过的电 流是 1A,通电 10 min,电流所做的功是 J,产生的热量是 _J。 易出错误：电动机不是纯电阻电路，电流所做的功只有一部 分产生热量。必须选择普遍使用的公式计算。
8、三、电热的利用和防止 1.任何用电器工作时都是产生电热。因为用电器都是由一定阻 值的导体组成的,导体中或多或少在都有电阻,所以电流通过这些电 阻时都会发热。 2.电热的利用 凡是加热的装置都利用了电热。请大家举一些实子说明。 电热器是利用电流的_制成的加热设备，如： 电热水器、_电热毯等。 优点：清洁卫生没有环境污染、热效率高、方便控制和调节温度。 3.电热的防止 不是想把电能转化为热能,而是想转化为机械能、化学等装置 的用电器都需要防止电热的产生。 如电视机的散热窗、电动机的散热风扇等。 四、课堂测试 一级目标： 1电流流过导体时，导体要发热，这种现象叫_。 2. 一个电炉接在家庭电路上，通
9、过的电流是 4 A，则它的功率是 _kW，它在 1 min 可放出的热量是_ _年级_学科导学案 3某校师生为了开展科学实验，自制了一电烘箱，用来烘干仪 器。电烘箱的电阻丝通过的电流是 5 A 的时候，每分钟可产生 6.6104 J 的热量，求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。 4.有几位同学课后讨论电流通过导体产生热量这个现象时，发表 了以下几种意见，你认为其中错误的是 A.当导体两端的电压一定，通过的电流一定时，通电时间越长 放出的热量就越多 B.只要导体的电阻大，通电时间长，放出的热量就一定多 集体修改 课后反思 C.电流通过导体放出热量的过程，就是电能转化成内能的过程 二级目标：
10、 例题：两电阻丝的电阻分别为 4 和 6 ，将它们串联使用电 流之比为_，电压之比为_，电功率之比为_ ，相 同时间产生热量之比为_；将它们并联时，电流之比为 _。电压之比为_，电功率之比为_，相同时间产 生热量之比为_。 规律：串联电路电流相等，电压、电功、电功率、电流产生的 热量都与电阻成正比，并联电路电压相等，电流、电功、电功率、 电流产生的热量都与电阻成反比 1要使电热器在单位时间内的供热量减半，以下方法中正确的 是 A.电阻丝不变，把加在它两端的电压减小一半 B.电阻丝不变，把通过它的电流减小一半 C.保持电压不变，使电阻丝的电阻减半 D.把电热器的电阻和加在它两端的电压均减小一半
11、关键：选择正确的计算公式，用 Q=U2/R*t 还是用 Q=I2Rt。 2.若通电导体的电流增加到原来的 3 倍，那么在相同的时间内， 导体产生的热量将增加到原来的_倍 易出错误：电流是原来的 3 倍，电流的二次方应是原来的 9 倍 3一根电阻丝通电 16min 后将一壶水烧开，如果将这根电阻丝 对折并联在同一电源上需要_min 将这壶水烧开。 _年级_学科导学案 集体修改 课后反思 易出错误：电阻丝对折后，长度变为原来的 1/2 倍，同时横截 面积变为原来的 2 倍，电阻变为原来的 1/4 倍 三级目标: 1.如图为一台电热水器的电路示意图.当开关 S 闭合时，电热 器处于加热状态，功率为 440 W；当 S 断开时，电热水器处于保 温状态，整个电路的功率为 22 W。求 （1）当 S 闭合时，电热水器工作 5 min，电流产生热量为多少焦 耳？ （2）当开关 S 断开时，R2 的阻值多大？ 2.如图是一种双温电热器，R 2 为电热板，a,b 是温控开关的两 个触点，调节 S 可以使饮水机处于加热或保温状态，处于保温状 态时，S 与 点接触，若 R1=3R2 则饮水机在加热与保温时消耗 的电功率之比是 。 提示：根据 P=U2/R,总电压不变，S 接 b 时 R2 连入电路，电阻 较小，电功率较大为加热状态，S 接 a 时 R1、R2 串联，电阻较大， 电功率较小，为保温状态
