人教版九年级物理上册第十八章第4节《焦耳定律》电子教案

第十八章电能电功

第4节焦耳定律

一、知识与技能

1.知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其应用。

2.知道利用电热和防止电热的场合和方法。

二、过程与方法

【过程与方法】

1.要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法。

2.通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能力。

三、情感态度与价值观

通过对电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣。

通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。

组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论。

干电池、小灯泡、开关、导线、电流表、电压表等。

出示电脑、电视、电烙铁、电饭锅、充电器图片

提出问题：这些电器工作时能量是怎样转化的？

小组讨论确定答案。

生回答：电脑、电视把电能转化为光能、声能和内能；电烙铁、电饭锅把电能转化为内能；充电器把电能转化为化学能和内能。

提出问题：这些电器在工作时有什么共同特点？

小组讨论回答：都有内能产生。

师：用电器消耗电能就是把电能转化为其他形式能的过程。只要电流通过导体，就有一部分电能或全部转化为内能。电能转化为内能的现象就叫做电流的热效应。焦耳定律就是研究电流通过导体时的热效应。今天我们就来学习第四节焦耳定律。

知识点1

探究影响电流通过导体产生热量的因素

（1）提出探究问题:

出示电炉子，通电。

找两个同学到前面来感受电热丝产生的热量，再用手摸摸连接电热丝的导线。说出感受。

（电热丝很热，连接电热丝的导线不怎么热）

师：你针对这种现象能不能提出一个值得探究的问题。

小组讨论做答。

引导学生答出：电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?

（2）猜想:

师：你觉得电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？

小组讨论做答。（可能答出电流，电压，电阻，通电时间。）

师引导分析：电压使电路中形成电流，电压越大，电流越大，所以电压和电流可以合并为一个因素——电流。电阻是导体本身具有的，大小不同，可能影响产生热量的多少。根据生活经验通电时间越长，产生热量可能越多。

（3）设计实验方案:

师提出：你们的猜想对不对呢？需要用实验来检验。

下面我们就来学习如何设计实验方案。你们说说要探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关，首先需要什么电路元件？（强调电流、导体）引导学生画出电源、开关、定值电阻、导线组成的基本电路。师再问：做这个实验首先需要解决什么问题？（引导学生说出热量的多少如何用实验展示出

来）

提出问题：大家想想在前面的学习中有没有可以体现热量多少的办法？

学生讨论并发言：用温度计测温度高低比较热量，根据热胀冷缩比较液柱升高的高度比较热量。（当然还可能有其他方法）

师出示温度计让学生具体说明比较方法。（有可能学生会说用温度计直接测定值电阻的温度，教师引导说明效果不好）

教师引导学生说出方法：①使两个相同的容器分别装有质量相等初温相同的水，然后把两个电阻和温度计分别用带孔的橡胶塞密封在容器中，通过温度计示数的变化量进行比较。②把两个电阻和温度计分别用带孔的橡胶塞密封在两个相同的空容器中，通过温度计示数变化进行比较。（第二个方法好，因为水是导体，能导电。）

师出示图片。并指出，为了便于比较，可以用U形管里的液面变化来代替温度计。

师提出问题：在这里采用了什么研究问题的方法？

学生讨论做答：转换法。

师再问：你还要解决什么问题？

学生讨论并回答。（引导学生说出如何用实验来验证热量与电流、电阻、时间之间的关系。）

师问：采用什么研究问题的方法？

学生回答：控制变量法。

师问：如何运用控制变量法来研究热量与电流、电阻、时间三个量的关系？

小组讨论形成方案做答。

（①研究热量与电阻的关系，要保持电流和时间相同，选用两个不同的电阻

串联；②研究热量与电流的关系，要保持电阻和时间相同，使通过两个电阻的电流不同；③研究热量与时间的关系，可以选择任意一个电阻，不断通电，观察U 形管内液面是否随通电时间的增大而不断升高。）

（4）进行实验，分析实验数据，得出结论:

①教师演示教材99页图18.4-2所示的实验。

小组讨论：a.此装置原理。b.此实验研究的是电热跟什么因素有关？c.仔细观察，会发现什么实验现象？d.通过这个实验能得出什么实验结论。

得出结论： I 、t 相同，R 越大，Q 越大。

②教师演示教材100页图18.4-3所示的实验。

小组讨论：a.此装置原理。b.此实验研究的是电热跟什么因素有关？c.仔细观察，会发现什么实验现象？d.通过这个实验能得出什么实验结论。

得出结论：R 、t 相同， I 越大，Q 越大。

③研究热量与时间的关系，直接得出I 、 R 相同，t 越大，Q 越大。

师：通过实验探究，验证了我们的猜想是正确的。电流通过导体时产生热量的多少跟电流、电阻、通电时间有关。

知识点2

焦耳定律

物理学家焦耳在1840年就确定了它们的关系，也就是著名的焦耳定律。 引导学生写出电功率的表达式P ＝UI ，结合欧姆定律I ＝

R

U ，将二式中U 消去，可以得到P ＝I 2R 。

产生的热量也就是在通电时间内，电流对电阻做的功。

Q ＝Pt ＝I 2Rt

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，这就是著名的焦耳定律。

符号的意义及单位：

Q ——热量——焦耳（J ）

R ——电阻——欧姆（Ω）

I ——电流——安培（A ）