北师大版 九年级物理上册 第十三章 第四节《电流的热效应》电子教案

第十三章电功和电功率

第四节电流的热效应

一、知识与技能

1.知道电流的热效应。

2.通过探究，知道电热与哪些因素有关，知道运用控制变量法和转化法探究影响电热的因素。

3.知道焦耳定律内容、公式及适用范围。

二、过程与方法

通过实验培养学生的观察能力。

三、情感、态度与价值观

结合本节教学，培养学生重视实验、事实求是的科学态度。

理解电流热效应，探究电热和电阻、电流以及通电时间关系，焦耳定律。

如何比较电流产生的热量多少；根据实验数据分析得出电流产生的热量和电流、电阻以及通电时间的定性关系。

多媒体（课件）、白纸灯泡、电热水壶、电烤箱图片。

师：出示白纸灯泡、电热水壶、电烤箱图片，让学回忆并思考，把手靠近发光的白炽灯泡，会感到灯泡发热；给热水壶通电可以将其中的凉水加热；给电烤箱通电可以将其中的面包烤熟；那么这些能量从哪里来的呢？

生：电流通过用电器产生热量了，电能转化为内能。

师：电流通过导体发热的现象叫作电流的热效应。引出本节课的课题。

思考

（1）白炽灯的灯丝热得发光，而与之相连的导线却几乎不发热。电流通过导体时产生热量的多少与电阻有关系吗？有什么关系？

（2）刚刚发光的灯泡并不热，而过一会儿就会烫手。灯丝产生热量的多少与发光时间有关系吗？有什么关系？

（3）通电导体产生热量的多少与通过它的电流有关系吗？有什么关系？

让我们一起来探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。

(一)探究电热与电阻、电流大小及通电时间的关系

1.猜想：电流通过导体产生的热量的多少会和哪些因素有关。

请同学进一步体验电取暖器的使用情况进而猜想电流通过导体产生的热量的多少会和哪些因素有关。

引导学生分别以电阻丝发热而电线不怎么发热的现象和高温、低温档工作时、通电时间不同时电阻丝发热程度不同的现象引导学生提出猜想：电热和电流、电阻、通电时间有关。

2.设计实验验证猜想：

师：要对以上猜想进行实验探究，我们该如何设计实验？

生：讨论，交流。

师：请学生回答，并引导学生根据控制变量法得出具体实验方案，并画出实验电路图。

问：如何比较不同导体产生电热的多少呢？

生：用手摸，或用温度计直接测量等方法。

师：引导学生通过转化法比较受热煤油温度升高的多少判断电热的多少。

3.进行实验：

实验一：探究在电流和通电时间相同时，电流产生热量和电阻的关系。

将阻值不等的两个电阻丝分别放在盛有等质量煤油的锥形瓶里，并插入温度计，串联起来接入电路中。合上开关，观察在两分钟内两支温度计示数升高的情况，并将实验得出的数据填在已发的表格里。

实验要求：电路连接好，将滑片放在阻值最小端，观察并记录初温。然后再看屏幕上的时钟同时合上开关计时，两分钟后断开开关，并记录末温和电流。

实验二：探究在电阻、通电时间相同时电流产生的热量和电流大小的关系。

利用滑动变阻器使电流减小，再观察两分钟内阻值较大瓶内温度计升高的示数，并记录在表格里。

实验要求：先用试触的方法将电流调小约0.3A左右，再记录阻值较大瓶中煤油初温，并迅速合上开关同时计时，两分钟后同时断开开关并记录末温和电流。

4.分析数据得出结论：

要求学生根据自己实验得出的数据先行分析得出结论。再视频展示几组学生的实验数据，引导学生得出结论。

显而易见：在电阻、电流大小相等时，通电时间越长，产生的热量越多。

生：总结电流通过导体产生的热量和电流、电阻、通电时间的定性关系。

（二）焦耳定律

师：1840年英国物理学家焦耳通过大量的实验定量得出电流产生的热量和电流的平方成正比，和电阻成正比，和通电时间成正比的定量规律。给出焦耳定律内容、公式及单位。说明焦耳定律适用任何电路。简介焦耳生平和对物理学的贡献。

师：为什么电取暖器通电时电阻丝热得发红，而和其相连导线并不怎么发热？

生：交流，讨论回答。

师：总结学生的答案，并得出结论。

师生交流：

1．焦耳定律的公式：Q=I2Rt

2．单位：I——A，R——Ω，t——s。则Q——J

例题：一只白炽灯，灯丝正常发光时电阻为44Ω，现将其接在家庭电路中，工作10min,求灯丝所放出的热量为多少？

方法一：

解：由I=U/R=220V/44Ω=5A，由Q=I2Rt=(5A)2×44Ω×600s=6.6×105J。

方法二：

点评：

结合I=U/R，焦耳定律可以推导出两个公式：Q=U2t/R和Q=UIt。有时，这两个推导公式应用更灵活。

完成本课时对应课后练习。

本节课的教学内容比较抽象，对学生分析、归纳、概括能力的要求也较高，因此，在教学设计中充分利用了现象教学的作用，设计了一系列小实验，引导学生观察实验，以增加学生的感性认识，帮助学生在头脑中建立必要的物理图景。以此为基础，通过分析、比较、概括，得出相应的结论。从中也使学生初步认识了通过大量宏观现象的分析、推理来对微观世界进行判断的方法。