2020人教版九年级全一册同步备课：18.4焦耳定律教案

九年级全一册同步备课：18.4焦耳定律教案+同步练习

18.4焦耳定律教案

教学目标

知识与技能

1.知道电流的热效应。

2.知道焦耳定律。

3.知道利用和防止电热的场合和方法。

过程和方法

通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关。

情感、态度与价值观

1.通过电热的利用和防止知识的学习，认识科学是有用的。

2.通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识。

教学重难点

重点

通过实验探究电流热效应跟哪些因素有关。

难点

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.

教材分析

“电与热”是电能和电功率之后的一个学习内容，在本章教材的编写顺序（电能——电功率——测量小灯泡的功率——电与热——电功率和安全用电）中起着承上启下的作用。电和热是学生生活中熟悉的用电器入手，使学生进一步认识电和热的关系，通过实验说明电热与电阻、电流、通电时间都有关系（实验中很好地运用了控制变量和转换的研究方法），指出焦耳经过大量实验才于1840年得到精确的结果——焦耳定律，同时为了使学生加深对焦耳定律的认识，又从电能转化和欧姆定律推出了公式Q=I2Rt，这时启发学生从实验和理论两方面来学习、研究物理问题也有一定的作用。为了使学生对课程标准中的“在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比”有更深的理解，教材在50页设计了“想想议议”问题。对于电热的利用和危害的防止，教材也是从生活实际出发，通过生活中两方面的事例加以说明。

教学过程

一、创设情景，导入新课

老师给学生展示：给白炽灯和电风扇通电相同的时间，让学生分别触摸白炽灯和电风扇的电动机部分，体验一下有什么感觉？为什么通电相同的时间，发热程度不同？能否解释这一现象？从学生的质疑中导入新课。

二、讲授新课

知识点一：电流的热效应

活动1：课件展示，让学生分析这些用电器在工作的过程中的共同特点是什么？

活动2：小组之间交流、讨论这些用电器工作时能量的转化情况。

归纳总结：

（1）总结：电流通过这些用电器后，都伴有热现象产生。

（2）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。

活动3：让学生走进生活，列举出生活中你见到的用电器有哪些？它们之间的能量转化是怎样的？哪些是利用了电流的热效应？哪些是防止电流的热效应？

总结：电热既有有利的一面也有不利的一面，电热器是利用电流的热效应；但在很多情况下我们并不希望用电器温度过高，因为温度过高会影响用电器的使用寿命，会使绝缘皮老化，甚至引起火灾，电视机的后盖有许多小孔，就是为了通风散热；电动机的外壳有许多散热片，也是为了降温。

知识点二：焦耳定律

1．实验探究电影响电流产生热量的因素

提出问题：根据导课时的问题，请同学们猜想一下，电流通过不同的导体时产生的热量为什么不同？电流产生的热量与哪些因素有关？小组之间交流、讨论，阐明自己的观点。

猜想：可能与电流、电阻和通电时间有关

设计实验：根据猜想，小组之间设计实验，交流讨论出探究的方法、实验中电流产生的热量如何表现出来？探究分为几步完成？

根据每个小组的发言和交流，师进行补充和总结，出示课件，展示内容：

探究方法：控制变量法

研究问题的方法：转换法。即实验中通过U形管两边的液面的高度的变化转化为产生热量的多少。

探究步骤：（1）取两个阻值不同的电阻串联起来，通电相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化；（2）取两个阻值相同的电阻，让其通过的电流不同，加热相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化。

实验结束后，学生上讲台，将实验报告投影出来，并重点就结论、电路图、实验步骤、实验设计思想进行交流，生生、师生互问、互辩。

归纳总结：

（1）在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。

（2）在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大，导体产生的热量越多。

2．焦耳定律

活动1：从刚才的几个实验我们知道了电流通过导体时产生热的多少跟导体的电阻、电流和通电时间都有关系。其实早在1840年英国物理学家焦耳就精确地确定了它们的关系，得到了焦耳定律，让学生自学P100的内容，完成下列问题：

（1）焦耳定律的内容？

（2）焦耳定律的表达式？各个物理量的单位？

活动2：学生结合自己的认识，完成课件展示的内容，并归纳总结。

归纳总结：

（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。（2）公式：2

Q=I Rt公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆（Ω），通电时间t的单位要用秒（s）。这样热量的单位就是焦耳（J）。

活动3：针对焦耳定律，老师进一步的延伸拓宽。出示课件展示。

延伸拓宽：电流通过导体时，如果电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的

热量Q等于消耗的电能，即Q=W=UIt。此时结合欧姆定律还可推导出另一个公式

2

U

Q=t

R

。故此时W和Q

的关系为：

2

2

U

W=Q=I Rt=t=Pt=UIt

R

。

知识点三：焦耳定律的综合计算

活动1：出示课件，展示问题：首先让学生讨论、分析出思路，然后再交流，得出答案。

典例：某校师生自制一台电烘箱而设计的简化电路图及技术参数如下，R1和R2均为电热丝且电阻值恒定．

根据师生们的设计，求：

（1）电烘箱在高温档正常工作时每分钟可产生的热量．（2）电热丝R1的阻值．

（3）电烘箱在低温档时正常工作时，R2的功率．

思路导引：

（1）利用公式P=

2

U

R

是否可以分析电路图中低温档和高温档的电路图。

（2）能否正确的选择出公式进行计算。

格式：

解：（1）高温档时，只R1接入电路，由机器铭牌可知，电流为5A，电压为220V，则Q=W=UI高t=220V×5A×60s=66000J；

（2）高温档时，由欧姆定律得：R1=

220

=

5

U V

I A

高温

=44Ω；

（3）低温档时，两电阻为串联，低温档总功率：

P=UI低=220V×2A=440W，

R1的功率P1=I低2R=（2A）2×44Ω=176W；

所以P2=P-P1=440W-176W=264W．

拓宽延伸：如图是小林家里电热水器的工作原理图，两根加热管电阻相同．电热水器功率有高、中、低三档．当S1断开，S2接b时，其功率为低档，大小为1000W．

（1）请指出电热水器的高、中档功率分别是多少瓦．（不必写出推导过程）

（2）小林选用某功率档加热水箱里的50L水，水温升高40℃用了40min，求此过程电热水器的效率。[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）]

【点拨】（1）当S1断开，S2接b时，两加热管电阻串联；当S1闭合，S2接a时，加热管电阻并联；当S1

闭合，S2接b时，电路为一根加热管电阻的简单电路；根据电阻的串并和P=

2

U

R

求出电热水器的高、中档

功率；（2）知道水的体积，根据密度公式求出水的质量，根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量，根据W=Q

吸=Pt求出不计热量损失时的加热功率然后确定加热档位，再根据W=Pt求出消耗的电能，利用η= Q

W

吸×100%

求出过程电热水器的效率。

【自主解答】

归纳总结：在分析用电器的多档位问题时，主要明确，高温档是功率最大，低温档时功率最小，但用电器无论是处于高温档还是低温档，用电器接入电路的电压是一定的，故将分析档位问题转化为分析电阻问题．再结合欧姆定律、电功率的有关计算公式展开分析，得出答案．