1、18.4 焦耳定律 教学目标 1知识与技能 知道电流的热效应。 知道焦耳定律。 知道利用和防止电热的场合和方法。 2过程和方法 通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关。 3情感、态度与价值观 通过电热的利用和防止知识的学习，认识科学是有用的。 通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识。 教学重点 通过实验探究电流热效应跟哪些因素有关。. 教学难点 组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论. 教学方法 探究法、观察法、讨论法. 教具准备 烧瓶、温度计、铜丝、电炉丝、导线、煤油、电源、电炉、电熨斗、热得快等电热器、投 影仪. 教材分析 “电与热”是电能和电功率之后的一个学习内容，在本章
2、教材的编写顺序（电能电 功率测量小灯泡的功率电与热电功率和安全用电）中起着承上启下的作用。 电和热是学生生活中熟悉的用电器入手，使学生进一步认识电和热的关系， 通过实验说明 电热与电阻、电流、通电时间都有关系（实验中很好地运用了控制变量和转换的研究方法） ， 指出焦耳经过大量实验才于 1840 年得到精确的结果焦耳定律，同时为了使学生加深对 焦耳定律的认识，又从电能转化和欧姆定律推出了公式 Q=I2Rt，这时启发学生从实验和理 论两方面来学习、研究物理问题也有一定的作用。为了使学生对课程标准中的“在电流一 定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比”有更深的理解，教材在 50 页设计了“想想 议
3、议”问题。对于电热的利用和危害的防止，教材也是从生活实际出发，通过生活中两方 面的事例加以说明。 课时安排 1 课时 教学过程 （一） 、引入新课 播放视频：电炉烧水 电热取暖器 电熨斗 师这些用电器工作时有一个什么共同特点？ 生都要消耗电能。 生都会产生热。 师同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电流通过导体时，导体会发热的例子 这种现象这叫电流的热效应. 板书：电流的热效应 师在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡 （同学们一起说）热.有没有同学触摸过导线，如小灯泡连接的导线热不热. 生我摸过，没感觉到热. 生我也在家里摸过做饭的电饭锅，饭都熟了，导线也
4、没感觉到热. 师同学们有没有考虑过这样的问题：导线和用电器中流过的电流相同吗？ 生相同. 师导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热，这是为什么？ 今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关. （二） 、进行新课 一电流的热效应 想想做做方法一： 师同学们四人一组，选择你们面前的仪器设计实验，讨论如何做，有什么问题可以提 出来. 生为什么要用煤油，用水不可以做吗？ 生为什么是等量的煤油，不等量行吗？ 师完全可以用水来代替煤油，只不过时间可能要长一些才能从温度计上读出温度值.原 因同学们在后续课程中将会找到答案.谁能回答第二个问题？ 生只有等量的煤油，才能通过
5、它们的温度讨论电流产生的热量.这样的方法应该是控制 变量法. 师同学们如果没有什么问题，可以开始实验. （学生实验，教师巡视，提醒同学们注意安全） 生两个瓶中温度不同. 生浸泡着镍铬合金丝的瓶中温度计指示的温度高. （引导学生分析） 生煤油温度高，说明煤油中的金属丝产生的热量多.即电阻大的金属丝产生热量较多. 方法二： 学生：根据钢丝和铅笔芯上的蜡油熔化的快慢，推断在电流相同的条件下，电流的热效应 与电阻的定性关系。 师刚才有同学问，为什么把金属丝做成螺旋状，直的不行吗？请同学们看下面的演示. 演示电热切割（可让 12 位同学演示） 如图，电阻丝和铜丝各一段，在木架上串联后接入电压为 46 V
6、 的蓄电池组上.同时将相同 的泡沫塑料板与电阻丝和铜丝接触（过一会）. 生和电阻丝接触的塑料泡沫板被烧熔切开，和铜丝接触的没有切开. 生这说明电阻丝产生的热量多. 生就是说在电流相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多. 师大家都同意后一个同学归纳的结论吗？ （同学们开始议论.教师提醒大家：他是不是忽视了一个重要条件：从实验考虑） 生电阻丝和铜丝在同一个串联电路中，它们工作的时间相同. 生应该说，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多. 生也可以说在电流相同的情况下，电阻越大，产生热量的功率越大. 共同总结出：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 师刚才我们已
7、经知道了，电流的热效应与电阻的关系了，那跟电流有什么关系呢？同 学们能否设计出实验来验证呢？ 生讨论后得到实验方案 强调控制变量的重要。 演示演示实验 师这个实验又说明了什么问题呢？ 生在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大，导体产生的热量越多。 师 同学们再来思考一下，电流的热效应还跟什么因素有关？ 生时间，比如电视机通电越久，机身就越热。 师刚才我们从第一个实验也可以看到，铜丝或镍铬合金通电时间越久，煤油的温度升 高得越多，说明产生的热量也越多。 二焦耳定律 师从刚才的几个实验我们知道了电流通过导体时产生热的多少跟导体的电阻、电流和 通电时间都有关系。其实早在 1840 年英国物理
8、学家焦耳就精确地确定了它们的关系，得到 了焦耳定律。 （学生阅读焦耳定律的内容） 板书：Q=I 2Rt Q热量焦耳（J）. I电流安培（A） R电阻欧姆() t时间秒(s) 引导学生利用电功率的表达式 P=IU 和欧姆定律 I= R U .推导出焦耳定律。 强调在说到两个物理量“成正比” “成反比”的时候，一定要注意条件：关系式中其他 物理量的大小不变. 投影 例题：某导体的电阻是 2 ，通过 2 A 的电流时，在 1min 内产生多少热量？ （教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演） 解：由题知：R=2 I=2 A t=1min=60s Q=I2Rt =（2 A） 22 60s =480J
9、 （同学们在演算过程中，教师要提醒大家注意：代入计算的时候，要将电流的单位“A”一 起平方 ，同时要注意单位的统一。 ） 师我们通过实验、观察、利用公式推导得出了电流热效应跟什么因素有滚.同学们现在 能不能回答本节开始时的问题？ 生导线和用电器（电炉或电饭锅或电灯）中通过的电流相同，但是导线的电阻较小， 而那些电器的电阻较大，所以，那些电器发热，而导线几乎感觉不到热. 师生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的. 三电热的利用和防止 师关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如 生电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉 师同学们举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器. 出示电炉（
10、可用投影仪投影放大） 师电热器的主要部分是发热体.同学们观察电炉由什么组成？ 生主要是炉丝即电阻丝. 生还必须有炉盘，电炉盘是绝缘材料做成的. 师从实际考虑，电炉丝应该有什么要求？ 生电炉就是要靠电炉丝发热的，所以炉丝的电阻应该很大. 生炉丝还应有较高的熔点，这样它在发热时才不容易烧断. 师同学们以电炉为例说明发热体是什么做的？ 生发热体是由电阻（率）大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的. （播放视频：电熨斗开壳看电热体或出示“热得快” 、电饭锅等电热器，并能将电饭锅、电 熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的 金属导体作为发热体） 师我们了解了电热器
11、，大家能不能说说使用电热有什么好处？ 生电热清洁卫生，没有环境污染. 生热效率高，使用方便. 生能方便地调节，如控制温度，操作简单. 生 师同学们知道了利用电热的好处.但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要 设法防止.有关的内容，大家了解的有哪些呢？ 生电机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，还会烧坏电机. 生有些导体上的绝缘材料会因温度过高，使绝缘材料迅速老化，甚至烧坏. 生电视机开的时间长了会发热.电视机后盖上有许多孔，就是为了能通风散热. 生电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害. 生老师用的投影仪上也装有小风扇，也是为了快点散热. 生农村抽水、磨面用的电动机连续工作
12、一段时间后要休息一会，等凉了再用，是为了 防止电热可能造成的危害. 播放视频：电动机散热窗或录音机散热窗，加深学生印象。 师同学们对电热的危害及防止了解的还真不少.老师这儿有一份电器的说明书，请大家 仔细阅读，并分析说明其中的道理. 投影 教师引导学生着重注意以下内容：将电器置于通风良好处；勿使电器淋雨或受潮，长期不 用的电器隔一段时间应该通电一次. 生电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的 危害. 生电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用.长期不用的 电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用. 师同学们分析得很好，大家一起来小结本节内容. （三） 、小结 本节课我们学习了如下知识 1电流的热效应 2焦耳定律. 3电热的利用及防止. （四） 、板书设计 一电流的热效应 二焦耳定律 Q=I2Rt Q热量焦耳（J）. I电流安培（A） R电阻欧姆() t时间秒(s) 三电热的利用和防止
