初中物理沪科版九年级全册第十六章 电流做功与电功率第四节 科学探究：电流的热效应教学课件ppt

设计说明

本节主要内容有：探究通电导体放出的热量与哪些因素有关，焦耳定律及其公式，电流热效应的应用与控制。本节是在前面学习了电能、电功的基础上，研究电能转化为内能的定量关系，探究并了解焦耳定律，了解电流热效应的应用与控制。焦耳定律是能量守恒定律在电热转换中的体现，是物理学中的重要规律，是解决电热问题的主要理论依据，在生产和生活中有许多应用。

教学时要以焦耳定律为核心，以“探究—规律—应用”为主线，让学生经历探究通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验过程，学习焦耳定律的内容和公式，了解电热效应在实际中的应用与控制，即让学生较为系统地认识焦耳定律这一科学规律的来龙去脉。教学中不仅让学生学习焦耳定律的内容和公式，而且注重科学探究过程，注重物理知识与生产、生活的联系，从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三个方面全面落实课程目标。

教学目标

【知识与技能】

1.了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。

2.知道电流的热效应及其在实际中的应用与控制。

【过程与方法】

通过实验，探究通电导体放出的热量与哪些因素有关。在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法。

【情感、态度和价值观】

通过学习焦耳定律，意识到各种自然现象(如电和热)之间存在联系，并辩证地看待电流热效应在生活中的利与弊。

重点难点

教学重点

焦耳定律的内容及实验探究过程。

教学难点

探究通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验设计。

教学方法

实验探究、观察、讨论和分析相结合的教学方法。

教具、学具

多媒体课件、学生电源(输出电流大于)、开关、煤油、电阻不同的电阻丝、温度计2只等。

授课时数

1课时

教学过程

导入新课

讲授新课

一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关

多媒体课件展示：电熨斗、电烤箱、电炉等。

【交流总结】电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。

【提出问题】电流的热效应与哪些因素有关？

【思考】1.浴霸灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡下面非常热，电线却不怎么热，这是为什么？（电阻不同）

2.如果将小功率的浴霸灯泡换成大功率的浴霸灯泡，灯泡下面更热，这又是为什么？（电流不同）

3.浴霸灯泡通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？（时间不同）

【猜想】影响电热大小的因素——导体的电阻、导体的电流、通电时间等。

【思考】我们应该采用什么样的研究方法？

【交流总结】控制变量法

活动：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关。

设计实验：用电阻丝给瓶内等质量的煤油加热，观察温度计示数，进而比较电热的多少。

【教师点拨】由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中将通过煤油温度的变化来比较产生热量的多少。即运用了转换法。

【演示实验】

（1）电流产生的热量与通电时间的关系

在烧瓶内装有煤油，在里边放上电阻丝，盖紧瓶盖，在瓶塞上插上温度计，将两个相同的电阻并联起来，一个通电时间长一点，一个短一点，发现时间越长，温度计的示数越高。

结论：在电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。

（2）电流产生的热量与电流的关系

一个电阻与串联，再将相同的电阻并联起来，加热相同的时间，观察温度计的示数，发现只有电阻的温度计示数升高得较快。

结论：在通电时间和电阻相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。

（3）电流产生的热量与电阻的关系

将电阻不同的两个电阻串联起来，加热相同的时间，观察到电阻大的温度计示数升高得高。

结论：在通电时间和电流相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。

二、焦耳定律

1.内容：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。

【教师点拨】“电流产生的热量与电流的平方成正比”的含义是：当时，。

2.公式：

3.单位：——安，——欧，——秒，——焦。

4.说明：焦耳定律是从实验中总结出来的规律，它适用于任何情况下的电热的计算。

【小资料】焦耳（J.P.Joule，1818—1889），英国物理学家。他用近年的时间做了多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。

【拓展】理论推导

焦耳定律是焦耳在大量实验基础上归纳总结得出来的规律，还需要理论上的支持，我们能不能通过理论来推导出焦耳定律的数学表达式呢？学生讨论推导。

在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出公式。如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量。那么，电流产生的热量就等于电流做的功，即，根据欧姆定律推导得出。

通过理论推导，同样得出了焦耳定律的数学表达式，达到理论和实践的完美统一。

【问题回扣】为什么用导线连接的电炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？

【交流总结】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，而那些用电器的电阻较大，所以，那些用电器发热，而导线几乎感觉不到热。

【问题回扣】额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？

【交流总结】额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多,其前提条件是电压相同；按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多， 其前提条件是电流相同，两者并不矛盾，要注意公式成立的条件。

【例题】一根的电阻丝接在的电源两端，在内共产生多少热量？

解：，

由焦耳定律公式得。

三、电流热效应的应用与控制

【教师点拨】生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的。关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉。刚刚举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器。同学们知道了利用电热的好处，但有些时候，有些地方的电热会造成危害的，还要设法防止。

电视机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，还会烧坏电视机； 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；电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害；农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要暂停一会儿，等凉了再用，是为了防止电热可能造成的危害。

【交流总结】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。电器工作时，置于通风良好的地方，是为了使电器更好地散热、防止电热产生危害。

课堂小结

一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关

1.当电流和通电时间一定时，导体电阻越大，产生热量就越多。

2.当电阻和通电时间一定时，通过导体电流越大，导体产生热量越多。

二、焦耳定律

1.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，这就是焦耳定律。

2.公式：

三、电流热效应的应用和控制

1.利用电热：电炉子、电熨斗、电饭锅等。

2.防止危害：

（1）电视机后盖有散热孔；

（2）电脑用风扇散热。

当堂达标

1.下列家用电器，利用电流的热效应工作的是(    )

答案：A

2．电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是(    )

A.通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 

B.导线的绝热皮隔热

C.导线的电阻远小于电阻丝的电阻 

D.导线散热比电阻丝快

答案：C

3.下列用电器均标有“  ”，在额定电压下工作相同时间产生热量最多的是(    )

A.电热水袋     B.电视机     C.电风扇     D.电灯

答案：A

４.某导体电阻为，通电产生的热量是，当通过该导体的电流增大为原来的2倍时，在相等时间内产生的热量是_______。

答案：

5.下列情况中防止电热危害的是(    )

A.电视机背后有散热窗

B.家电长时间不使用，隔一段时间要通电一次

C.家庭电路一般安装保险丝

D.大型爆破工程用电热引发炸药

答案：A

6.探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。

如图甲和乙所示，两个透明容器中密闭着等质量的空气，两容器中的电阻丝串联起来，连接到电源两端，通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度差的变化。

甲                  乙

（1）在图甲中，通过两电阻丝的电流_______；该装置是探究电流通过导体产生的热量与导体_______的关系。

（2）在图乙中，是探究电流通过导体产生的热量与通过导体________的关系。

（3）在该实验中，我们是通过观察U形管中两侧液面的_________来比较各容器中电阻丝产生热量的多少的。

答案：（1）相等  电阻  （2）电流大小  （3）高度差

板书设计

第四节  科学探究：电流的热效应

一、通电导体放出的热量跟哪些因素有关

电流、电阻和通电时间。

二、焦耳定律

1.内容：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，这就是焦耳定律。

2.公式：。

三、电流热效应的应用和控制

教学反思