人教版九年级物理第18章第4节焦耳定律优秀教学设计

人教版初中物理九年级全一册第十八章《电功率》

第四节《焦耳定律》教学设计

一、教学目标：

（一）知识与技能

1、知道电流的热效应；

2、理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。会探究电流的热效应与哪些因素有关。

3、知道电热的利用和防止。

（二）过程与方法：

知道科学研究中常用的等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。

（三）情感、态度与价值观

通过对焦耳生平的介绍，培养学生热爱科学，勇于克服困难的决心和信心。

二、教学重点：焦耳定律的内容、公式、单位及其运用

三、教学难点：焦耳定律的计算

四、教学用具：ppt课件

五、教学时数：1课时

六、教学过程：

（一）复习回顾

1、电流做功的实质是什么？怎样计算电功？

2、电功率的物理意义、定义分别是什么？怎样计算电功率？

3、如何测量小灯泡的电功率？

（二）引入新课

灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？

电视机使用一段时间后，用手触摸后面的机壳部分有什么感觉？

生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。

课件展示相关用电器图片：电熨斗、电饭锅、电炉子、电暖气等提问：取暖器接通电路后，电阻丝逐渐发红发热，但是导线却不怎么发热，这是为什么？这节课我们就来学习一下有关这部分的内容，解答同学们心中的疑惑。

（三）进行新课

1、电流的热效应

电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。

提出问题：电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?

电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?

演示实验一：如图18.4-2所示,安装实验电路

探究电热与电阻大小的关系

(1)将两电阻丝串联接到电源两端，通过两段

电阻丝的电流相同。

(2)闭合开关后发现，右侧U型管中液柱的高

度差较大些，说明：右侧容器中的电阻丝产生的热较多。

实验表明，在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这

个电阻产生的热量越多。

探究电热与电流大小的关系

(1) 在右瓶外并联一个电阻丝的目的是:

干路和支路上的电流不相等。

(2)闭合开关后发现，左侧U型管中液柱的

高度差较大些，说明：左侧容器中的电阻丝产生的热较多。

实验表明，在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。

2、焦耳定律

英国物理学家焦耳通过大量的实验，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：

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。

如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为：Q = I2Rt

电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt

再根据欧姆定律U= IR，就得到Q = I2Rt

可见，在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。

解释：为什么电炉丝热得发红，而与电热丝相连的导线几乎不发

热？

电炉丝通过导线接到电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。导线的电阻很小，1m长的导线，电阻只有百分之几欧姆，而电炉丝的电阻可达几十欧姆到上百欧姆。根据Q＝I2Rt 可知，在I和t相等时，Q与R成正比，所以电流流过电炉丝产生的热量要远远大于在导线中产生的热量，因此电炉丝很热而导线却不热。

例题一根 60 Ω的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min 内共产生多少热量?

解：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流：

I=U/R=36V/60Ω=0.6A

再用焦耳定律公式计算电流产生的热量：

Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J

想想议议

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?

这个问题并不矛盾，由R=U2/P可知，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小；额定功率越小，电阻越大。

在并联电路中，由Q＝U2/R t可知，在通电时间相同时，电阻越小，产生的热量越多；

在串联电路中，由Q＝I2Rt 可知，在通电时间相同时，电阻越大，

产生的热量越多。

前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。

3、电热的利用和防止

电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器

电热的防止：很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；使用时一定要把防尘的布罩拿开。电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热。过多的电热如果比及时散失，会产生许多安全隐患。

（四）课堂小结

1、电流的热效应

电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。

2、焦耳定律

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。

公式：Q = I2Rt

3、电热的利用和防止

电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器

电热的防止：大部分家用电器后盖都有散热孔、部分家用电器内