資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第十三章 電功和電功率
13.4 電流的熱效應
教學目標：
1.物理觀念：
（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。
2.科學思維：
利用控制變量的方法探究電熱與哪些因素有關。
3.科學探究：
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。
4.科學態度與責任：
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。
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。
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。
教學課時：1課時
教學用具：電流表、電壓表、帶軟塞的平底燒瓶、溫度計、阻值相等電阻、阻值不同的電阻、導線、開關、滑動變阻器、電源、量筒、液體。
教學互動設計：
1、 創設情景，導入新課
電烤爐通電發熱，迅速將食物烤熟，你知道它是根據什么原理工作的嗎？
電飯煲通電發熱，迅速將食物煮熟，你知道它是根據什么原理工作的嗎？
二、新課講授，師生互動
（一）電流熱效應
電流通過導體時，導體會發熱，這種現象叫作電流的熱效應。
問題與思考
電熱水壺能把水燒開，而與之相連的導線卻幾乎不發熱。電流通過導體時產生熱量的多少與電阻有關系嗎 有什么關系 電熱水壺把水燒開需要一段時間。電流產生熱量的多少與通電時間有關系嗎 有什么關系 通電導體產生熱量的多少與通過它的電流有關系嗎 有什么關系
電流的熱效應與哪些因素有關 怎樣確定出電流產生熱量的多少
實驗探究
利用電熱器加熱質量相同的同種液體，通過液體溫度升高的情況判斷通電導體產生熱量的多少，具體方案如下。
選擇兩個阻值不同的電熱絲，在相同的時間內通過大小相同的電流，比較使質量相同的同種液體溫度升高的情況，判斷哪個電熱絲產生的熱量多。
選擇兩個阻值相同的電熱絲，在相同的時間內通過大小不同的電流，比較使質量相同的同種液體溫度升高的情況，判斷哪個電熱絲產生的熱量多。
如圖所示的實驗裝置就是按照這種方案設計的。
實驗探究
討論需要測量哪些物理量及實驗中應該注意什么。
質量相同的同種液體；
電阻相同的電熱絲；
電阻不同的電熱絲；
用電流表測量電流大小；
用停表測量通電時間；
用溫度計測量升高的溫度。
串聯，控制電流相等；并聯，控制電壓相等；滑動變阻器改變電流的大小。
設計表格，進行實驗并記錄實驗數據。
根據實驗數據，分析實驗結果，得出結論:
在電流大小和通電時間相同的條件下，容器內電熱絲的阻值越大，液體溫度升高得越 ；
在電熱絲阻值和通電時間相同的條件下，通過容器內電熱絲的電流越大，液體溫度升高得越 ;
在電熱絲阻值和電流大小相同的條件下，通電時間越長，容器內的液體溫度升高得越 。
（二）焦耳定律
實驗表明:導體的電阻越大，通過導體的電流越大，通電時間越長，電流的熱效應就越顯著。
英國物理學家焦耳做了大量實驗后，最先確定了電流產生的熱量跟電流、電阻和通電時間的定量關系。電流通過導體時產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比。這個規律叫作焦耳定律(Joule's law)，用公式表示為Q= I2Rt。
式中，Q表示熱量，I的單位用安(A), R的單位用歐(Ω)，t 的單位用秒(s),則Q的單位就是焦(J)。
電流的熱效應在科研、生產、生活中被廣泛應用。如圖所示是我們常見的家用電熱器，它們都是利用電流的熱效應工作的。在科研、生產中，孵化器、電烤箱、烘干機等也應用了電流的熱效應。
常見的用電器，例如電視機、計算機、電風扇等用電器工作時，都不可避免地發熱。這也是電流熱效應的表現，它既會浪費能源，又會由于升溫使用電器有被燒毀的危險，因此很多用電器采用設置散熱孔、散熱片或在發熱部位安裝電風扇等方法散熱。
交流討論
除了上述電流熱效應的應用以及對電流熱效應危害的防止實例，你還能舉出哪些相關實例 與同學交流對電流熱效應的看法。
用電熱水壺燒水和用燃氣灶燒水相比，從能量利用、環保以及經濟的角度考慮，哪種方法更好
電熱驅蚊器、電熨斗、電飯煲、電取暖器、電熱孵化器、烘干機、電熱水器、電烤爐、電烘箱、電烙鐵、電熱焊接器等等都是利用電流的熱效應工作的。
用電熱水壺燒水和用燃氣灶燒水相比，從能量利用、環保以及經濟的角度考慮，用電熱水壺燒水效率高、環保、經濟。
例題 標有“220V 880 W”電熱水器，正常工作時，通過它的電流是多少？電阻是多少 通電1min產生的熱量是多少？
解 正常工作時，通過它的電流是
= / =880 /220 =4A
正常工作電阻是
= / =220 /4 =55Ω
正常工作時產生的熱量Q=W=Pt=880W×60s=52800J
三、總結反思，超越自我
1. 電流的熱效應與什么因素有關
（1）電流通過導體，導體發熱的現象叫做電流熱效應。實質：電能轉化為內能。
（2）實驗探究：將電流產生的熱量轉化為液柱變化。控制電流、通電時間、電阻變量。電熱與電流、電阻、通電時間有關
2.焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。公式表述：Q=I2Rt。
3.電流熱效應的利用與危害
利用電熱加熱——電熱器
防止電熱危害——減小電阻，散熱。
四、板書設計，整合提升
1. 電流的熱效應與什么因素有關
（1）電流通過導體，導體發熱的現象叫做電流熱效應。實質：電能轉化為內能。
（2）實驗探究：將電流產生的熱量轉化為液柱變化。控制電流、通電時間、電阻變量。電熱與電流、電阻、通電時間有關
2.焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。公式表述：Q=I2Rt。
3.電流熱效應的利用與危害
利用電熱加熱——電熱器
防止電熱危害——減小電阻，散熱。
五、大海揚帆，嘗試遠航
1. 在實驗探究“電熱與哪些因素有關”中，下列說法不正確的是（ ）
A. 利用控制變量法進行探究
B. 用電熱器加熱質量相同的同種液體
C. 通過液體溫度升高的情況判斷通電導體產生的熱量的多少
D. 阻值不同的電阻串聯是為了控制電壓相同、通電時間相同
2．下列用電器是利用電流熱效應工作的是（ ）
A.電風扇
B.電冰箱
C.電飯煲
D.電視機
3．功率相同的電風扇、電視機、電烙鐵，在相同時間內產生熱量最多的是 ( )
A.電風扇
B.電視機
C.電烙鐵
D.一樣多
4．下列說法不正確的是（ ）
A. 電流通過導體時會發熱的現象叫做電流的熱效應
B. 電阻相等的兩電阻絲并聯，通過電流大的電阻絲產生的熱量較多
C. 兩不同阻值的電阻絲串聯，電阻值大的電阻絲產生熱量較多
D.電熱器是內能轉化為電能的用電器
5．電熱器通電工作時，其工作部分會發出大量的熱量，而導線部分卻不怎么發熱，原因是（ ）
A.工作部分與導線部分的電流大小不同
B.工作部分與導線部分的電阻大小不同
C.工作部分與導線部分的通電時間不同
D.工作部分與導線部分的產生的熱量相同，但導線散熱快
參考答案1.D；2.C；3.C；4.D；5.B。
六、作業：P123.T3
課外作業P122-123.T1、T2、T4。
P123 閱讀材料 焦耳
教學反思：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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