18.4《焦耳定律》教学设计-2024-2025学年人教版九年级物理下册

第页第十八章电功率第4节焦耳定律【方式一】多媒体展示图片：用电器.师：这些用电器通电后都有一个共同的现象，想一想是什么？生：发热.师：对！这些热量都是通过电能得来的，电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应.本节我们来学习有关电热的知识.【方式二】师：我们家里都有电饭锅、电熨斗，你们有没有发现这样一个问题，连接它们的电线与它们是串联的，也就是说，通电时，通过导线和用电器的电流是相同的，那为什么当电饭锅、电熨斗发热、发烫时，这些电线却不怎么热呢？学生产生疑问.师：通过本节的学习，我们就可以解决这些问题了.详见本节电子资源包3.教师准备：有关生活和生产中电热的视频资料、实物投影仪、焦耳定律演示器、电暖炉等.4.学生准备：教材、课堂用品.5.焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现，教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，符合学生的认知规律.教学中，做好实验及分析实验现象是关键.课题第4节焦耳定律授课人教学目标知识与技能1.能通过生活实例，认识电流的热效应.2.理解焦耳定律，并能利用焦耳定律进行简单的计算.3.知道利用和防止电热的场合和方法.过程与方法通过观察实验、对比、探究等方法，知道电流的热效应与哪些因素有关.情感、态度与价值观1.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题.2.通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识.教学重点电流产生的热量跟电阻、电流、通电时间的关系.教学难点理解焦耳定律.教学步骤师生活动设计意图新课导入多媒体展示图片：电烤箱、电熨斗、电饭锅等.师：这些用电器通电后都有一个共同的现象，想一想是什么？生：发热.师：生活中，还有哪些用电器通电后，都伴有热现象产生？举例说明.创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲新课教学教师板书课题并展示教学目标一、电流的热效应【教师提问】电烤箱、电熨斗、电饭锅等用电器通电后都会发热，这些热量从哪里来？【知识归纳】电流的热效应：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.【教师板书】电流的热效应：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.【设疑】电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线中通过的电流大小相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？【提出问题】电流通过导体产生的热量可能跟什么因素有关？【猜想与假设】可能与电流、电阻和通电时间有关【设计实验】展示课本P99图18.4­2实验装置并讨论：1.当大家猜想电热与多个因素有关时，应该用什么方法去研究？2.实验时怎样反映和比较电流产生的热量的多少？（提示：左右两透明密闭容器中装有等质量的空气）【教师引导学生回答】1.控制变量法.2.通过U形管两侧液面高度差反映产生热量的多少（转换法）【进行实验】（一）研究电热与电阻大小的关系【演示实验】为研究电热与电阻的关系，需保证电流和通电时间相等，引导同学们设计出实验电路，老师用焦耳定律演示器演示实验，通过容器中空气的热膨胀（温度变化）程度，观察U形管中液面高度的变化.【教师引导学生思考】哪段液柱上升得快？在相等时间内，哪根电阻丝消耗的电能多？哪根电阻丝产生的热量多？在通电时间和电流都相同的情况下，电阻丝产生热量的多少跟什么因素有关？【分析论证】在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多.（二）研究电热与电流大小的关系【演示实验】为研究电热与电流的关系，需保证电阻和通电时间相等，引导同学们设计出实验电路，老师用焦耳定律演示器演示实验，通过容器中空气的热膨胀（温度变化）程度，观察U形管中液面高度的变化【分析论证】在电阻和通电时间相同时，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多.（三）研究电热与通电时间的关系【演示实验】为研究电热与通电时间的关系，需保证电阻和电流相等，用焦耳定律演示器演示实验，通过容器中空气的热膨胀（温度变化）程度，观察U形管中液面高度的变化【分析论证】在电阻和电流相同时，通电时间越长，产生的热量越多.【得出结论】电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，这个电阻产生的热量越多.二、焦耳定律【教师提出要求】在实验的基础上，指导学生阅读课本P100“焦耳定律”内容.推导出焦耳定律的公式【教师PPT展示小结】【教师板书】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(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))【释疑】利用焦耳定律解释：电炉丝通过导线接到电路中，导线和电炉丝串联，电炉丝热得发红而导线并不很热的原因.【教师PPT展示】纯电阻电路和非纯电阻电路中电能和电热的关系.【例题】一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min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＝eq\f(U,R)＝eq\f(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三、电热的利用和防止【教师提出要求】指导学生阅读课本P101“电热的利用和防止”内容，讨论：生活中，对我们有用的电热有哪些？对我们有害的电热有哪些？让学生说说防止电热危害的方法.【教师总结】1.电热的利用（1）电热器：把电能转化为内能的装置.（2）电热器的原理：利用电流的热效应.2.电热的防止（1）电热的危害：轻则用电器烧坏；重则引发火灾.（2）防止措施：设法减少产生的热量；设法散热.【教师板书】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电热的利用：电热器（把电能转化为内能的装置，原理是电流的热效应）,防止电热的危害))培养学生合理猜想的能力培养学生分析实验、总结实验、描述实验结论的能力培养学生的自学能力课堂小结课堂检测1、将规格都是“220V100W”的一台电风扇和一床电热毯，接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（）A.电风扇产生的热量多B.电热毯产生的热量多C.二者产生的热量一样多

D.无法比较二者产生的热量【解析】①接在家庭电路中，电压U=220V，二个用电器的实际功率：P实=P额=100W相同；②电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小；电热毯工作时电热丝把电能全部转化为内能，所以产生热量最多的是电热毯。故选B。2、某电动机上标有“220V2A”，它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1min后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？【解析】消耗的电能为:W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=120J得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－120J=25200J3、电流具有热效应，学习了电流的热效应后，关于电热的下列几个说法错误的是（）A．电热会烧毁电器元件，引发火灾，有百害而无一利B．电流通过任何用电器都或多或少地会产生热量C．因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护D．为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热【解析】A.电流的热效应有不利的因素，如电热会烧毁电器元器件，引发火灾。但在我们生活中和许多产业中都要用到电热．如家里的电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器等都是利用电热的，故选项A错误；B.任何用电器中都有导线，导线都有电阻，当电流经过电阻时，就会产生热量，所以选项B的说法是正确的；C.保险丝是用电阻率大而熔点低的材料制成的，当电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起保护作用，所以选项C正确；D.为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热，目的是为了防止由于温度过高而损坏用电器，选项D正确．故选A.4、将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的______效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，【解析】每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。由于输电线有电阻，电流通过导体一部分电能转化为内能，造成电能的损耗，这种现象叫电流的热效应。根据焦耳定律可得，这段电路损耗的电能为Q=I2Rt=（100A）2×0.5Ω×1×60s=3×105J；5．如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（）A．该实验装置是为了探究导体产生的热量与电阻的关系B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的【解析】A．图中容器中的电阻阻值相同，通过两个电阻的电流不同，所以该实验装置是为了探究导体产生的热量与电流的关系，故A错误；B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，则两个容器中的电阻阻值不同，通过两个电阻的电流也不同，所以不能探究电流产生的热量与电阻的关系，故B错误；C．图中容器中的电阻阻值相同，通过左边容器中电阻的电流大于通过右边容器中电阻的电流，由Q=I2Rt可知，通电一段时间后，左边容器中电阻产生的热量大于右边容器中电阻产生的热量，所以左侧U形管中液面的高度差比右侧的大，故C正确；D．该实验装置中U形管中液体的的高度差反映电阻丝放出热量的多少的，故D错误。故选C。课