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第十八章　電功率
第4節(jié) 焦耳定律
課題 18.4焦耳定律
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(guān)，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(xiàn)象，通過學習電熱的利用與防止，學會辯證地看待問題。
教學重點 通過實驗研究電熱與電流、電阻和通電時間的關(guān)系，并確定研究方法及實驗操作中各個環(huán)節(jié)應注意的問題。
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。
器材 焦耳定律演示器、電池組、開關(guān)、滑動變阻器、演示電流表。
教學過程 教 學 內(nèi) 容 與 師 生 活 動 設計意圖
溫故知新、引入新課：請學生按要求回憶，回答1.電功的大小與哪些因素有關(guān)？如何計算？2.說出一些用電器工作時能量的轉(zhuǎn)化情況？3.根據(jù)學生說出的常見用電器工作過程，提出疑問：當這些用電器工作一段時間后，我們觸摸它們的有關(guān)部位，會有什么感覺？這是什么原因？新課教學一、電流的熱效應 投影：電飯鍋、取暖器、油燈、電爐絲、電鉻鐵……提問：（1）這些用電器工作時有什么共同特點？學生總結(jié)： 這些用電器工作時都是把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。 （得出電流的熱效應的概念）導線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導線并不很熱？說明什么？學生回答：電熱的大小可能與導體的電阻有關(guān)。二、探究電流的熱效應（一）、提出問題結(jié)合學生回答提出問題： 電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)？（二）、猜想與假設 讓學生猜想，并舉例證明猜想的合理性。提示：電熱是電流通過電阻時產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生熱量的多少與________________有關(guān)。 你能結(jié)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(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系，如何設計實驗？如何比較產(chǎn)生熱量的多少？ 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(nèi)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。（四）、進行實驗 展示實驗裝置1觀察實驗裝置，思考并討論：1.本裝置可以用于研究電熱與哪個因素的關(guān)系？ 本裝置研究電熱與電阻的關(guān)系。2.兩電阻為什么要串聯(lián)？ 電阻串聯(lián)，可以使流過兩根電阻絲的電流和通電時間相同。3.如何比較電流通過電阻放出熱量？ 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.設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格電流I/A R1 R2 電阻/Ω510 產(chǎn)生熱量（多/少） 5.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(jié)果填入表格中。分析實驗數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論？學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在電流和通電時間相同時，電阻越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。展示實驗裝置2 提出問題1.本裝置可以用于研究電熱與哪個因素的關(guān)系？ 2.右邊電阻絲上為什么要再并聯(lián)一根電阻絲？3.如何比較電流通過電阻放出熱量？ 學生觀察實驗裝置討論得出：本裝置研究電熱與電流的關(guān)系。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）。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.設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格電阻R/Ω R1R2電流I/A 產(chǎn)生熱量（多/少） 5.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(jié)果填入表格中。分析實驗數(shù)據(jù)，可以得到什么結(jié)論？學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流通過電阻產(chǎn)生的熱量越多。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(chǎn)生熱量越多。這個結(jié)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。讓學生總結(jié)以上兩個實驗，討論得出：電流通過電阻產(chǎn)生熱量的多少與電流、電阻和通電時間都有關(guān)，電流越大、電阻越大、通電時間越長，電流通過電阻產(chǎn)生熱量越多。（五）、分析論證，得出結(jié)論 對以上兩個實驗進行總結(jié)，電流通過電阻產(chǎn)生熱量多少與電流、電阻和通電時間有關(guān)。三、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(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關(guān)系，即焦耳定律。電流通過導體產(chǎn)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48。4Ω，正常工作時的電流為4。55A，工作10min放出的熱量為多少J？解：Q=I2Rt=（4。55A）2×48。4Ω×600s=6×105J練習：一取暖器接在家庭電路中，正常工作時的電流為6。8A，工作10min放出的熱量是多少？解：結(jié)合歐姆定律Q=I2Rt=（6。8A）2×32。3Ω×600s=9×105J四、強調(diào)電功與電熱：當電流做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時： 由于 W=UIt，U=IR可得 Q=W=I2Rt 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(zhuǎn)化為內(nèi)能。五、利用焦耳定律解釋現(xiàn)象討論：電爐通過導線接到電路中，導線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導線并不很熱？討論后展示：電線與電爐絲串聯(lián)，電流相等，根據(jù)焦耳定律，導線的電阻比電爐絲小的多，相同時間內(nèi)放出熱量也少。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(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？討論后展示：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(guān)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。六、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。學生回答：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 電熱在實際中有利用也有防止的。我們要利用辯證的態(tài)度來對待電熱。 為本節(jié)課作知識上的鋪墊。創(chuàng)造課堂情景，激發(fā)學生的興趣和求知欲。 聯(lián)系實際，引入新課。培養(yǎng)學生總結(jié)問題的能力。由生活現(xiàn)象培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題并提出問題的能力。培養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)學生的設計實驗的能力。培養(yǎng)學生利用轉(zhuǎn)換的方法把不易觀察的量轉(zhuǎn)換為易觀察的現(xiàn)象。培養(yǎng)學生設計數(shù)據(jù)記錄表格、分析實驗、總結(jié)實驗、描述實驗結(jié)論的能力。培養(yǎng)學生對實驗數(shù)據(jù)綜合分析能力。培養(yǎng)學生的人文精神、學習科學家的實事求是的精神。培養(yǎng)學生利用公式解決實際問題的能力，進一步熟悉公式。加強知識的聯(lián)系，培養(yǎng)學生系統(tǒng)學習的能力。培養(yǎng)學生知識應用能力，合作學習的能力、團隊精神和交往能力。 利用分類的方法來培養(yǎng)學生利用辯證的態(tài)度來看待問題
課堂小結(jié) 回憶本節(jié)課內(nèi)容1．電流的熱效應與哪些因素有關(guān)？電流大小、電阻大小、通電時間長短。 2．焦耳定律 內(nèi)容: 電流通過導體產(chǎn)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。 公式：Q=I2Rt3.電熱的利用：電熱器 防止：散熱窗
板書設計 18.4焦耳定律電流的熱效應影響電熱大小的因素：電流大小、電阻大小、通電時間長短。焦耳定律： 內(nèi)容： 公式：Q=I2Rt，4、電熱的利用 防止
課堂訓練 1、將規(guī)格都是“220 V　180 W”的一臺電冰箱、一臺電腦和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時間相同，則下列說法正確的是（ C ）A.電冰箱產(chǎn)生的熱量最多 B.電腦產(chǎn)生的熱量最多C.電熱毯產(chǎn)生的熱量最多 D.三者產(chǎn)生的熱量一樣多2、下列情況中不屬于防止電熱危害的是( D ) A.電視機的后蓋有許多孔 B.電腦機箱內(nèi)有小風扇 C.電動機外殼有許多散熱片 D.家電長時間停用，隔一段時間應通電一次3、新的國家標準對延長線插座配用電纜的導線橫截面積要求進行了修改，額定電流16 A的延長線插座，導線最小標稱橫截面積由1 mm2提升到1.5 mm2。增大導線橫截面積的目的是( D )A.增大導線的電阻 B.減小通過導線的電流C.增大導線的電壓 D.減小導線發(fā)熱的功率4、如圖是某家用電熱器電路結(jié)構(gòu)示意圖，其中R1、R2為加熱電阻絲(R1＞R2)。電熱絲有四種連接方式使電熱器提供不同的發(fā)熱功率，其中發(fā)熱功率最大的連接方式是( D )一根 60 Ω 的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量 6、某電動機上標有“220V，2A”它的線圈電阻為5 ，當它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？
作業(yè)布置 1.課后102頁“動手動腦學物理”第1、2、3題2.調(diào)查生活中還有哪些是利用電熱，哪些是防止電熱的措施

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