九年级物理全册第十八章电功率第4节焦耳定律教案新版新人教版

PAGEPAGE1第4节焦耳定律

教学目标

【学问与技能】1.知道电流热效应的现象及能量的转化。2.通过探究影响电流热效应的因素,理解焦耳定律的内容,能够利用焦耳定律公式进行简洁的计算。3.会利用焦耳定律说明一些生活中简洁现象。4.举例说诞生活中利用电热的实例,了解电热的危害和防治方法。【过程与方法】通过试验探究,培育学生的试验探究的实力和理论分析的实力,体会运用限制变量法和转换法进行试验。【情感·看法·价值观】会说明生活中一些电热现象,通过学习电热的利用与防止,学会辩证地看待问题。

教学重难点

【教学重点】焦耳定律、电流热效应的应用、电热的计算。【教学难点】电热大小的影响因素的猜想和试验设计。

教学过程

一、新课导入2024年的第一场大雪之后,一些地方的电线上结了厚厚的冰,给人们的生活带来了很多不便,也造成肯定的经济损失。为此,科技人员探讨出“直流融冰”技术,使冰熔化,避开了巨大的经济损失。你知道这种融冰技术的原理吗?二、教学步骤探究点1电流的热效应[阅读课本]P99“生活中……通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。”[思索]电饭锅通电后发热用来煮饭,手机长时间运用也会发热,你还能列举哪些用电器通电后发热的例子?[提示]电水壶通电后会发热,电动机工作时会发热,电脑工作时会发热等。[归纳提升]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。[思索]导线和电炉丝串联接入电路中,为什么电炉丝热得发红而导线并不是很热?产生这种现象的影响因素有哪些?[提示]电热的大小可能与导体的电阻有关。[思索]当电路短路时,为什么会发热烧毁导线呢?[提示]电热的大小可能与电流的大小有关,电路短路时,电流很大,所以会发热烧毁导线。[思索]为什么手机用时间久了才会感觉到发热呢?[提示]电热的大小可能与通电的时间有关。[思索]阅读P99“图18.4—2”这个试验设计限制了哪些物理量相同,变更了哪个物理量呢?[提示]两电阻丝串联,限制了电流和通电时间相同,变更的是电阻大小。[思索]该试验是如何比较两个导体产生的热量?采纳的是什么方法?[提示]通过比较U形管中液面高度的变更来比较导体产生热量的多少。U形管液面高度的变更反映了密闭容器中空气温度的变更,即电阻丝产生热量的多少。试验采纳的是“转换法”。[思索]这一试验现象说明白什么?[小结论]在电流相同、通电时间相同的状况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。[思索]阅读P100“图18.4—3”右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻丝?[提示]两个电阻丝的阻值相同,右边的电阻丝并上一个相同的电阻丝后,通过该电阻丝的电流变小了,这样设计的目的是变更通过右边电阻丝的电流。这个试验设计是探究产生的热量与电流的关系。[思索]哪边液面差明显?是电流大的还是电流小的产生的热量多?可以得到什么结论?[提示]通过右边的电阻丝的电流小,液面低,说明右边产生的热量少。[小结论]在电阻相同、通电时间相同的状况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。[思索]如何探究产生热量的多少与通电时间的关系呢?[提示]电路中只接入一根电阻丝,第一次通电5s,其次次通电20s,视察U形管中液面的变更状况。[小结论]在电阻相同、通过电阻的电流相同的状况下,通电时间越长,这个电阻产生的热量越多。[归纳提升]当电流通过导体时,电流越大、电阻越大、通电时间越长,产生的热量越多。[习题]如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的试验装置,两个透亮容器中封闭着等量的空气,电路正确连接后,通电进行试验的过程中,下列说法正确的是()A.左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大B.U形管中液面高度的变更反映电阻丝产生热量的多少C.要保持两个电阻丝两端电压相等D.通电时间相同,两个容器中空气汲取的热量相同[分析]两个阻值不同的电阻丝串联,通过电阻丝的电流相同,即左边容器电阻丝中的电流等于右边容器电阻丝中的电流;由试验装置可知,电流通过导体产生热量使容器中的空气受热膨胀,从而导致U形管中的液面发生变更,虽然产生热量的多少不能干脆视察,但可以通过U形管液面高度差的变更来推断;此装置用来探究电流产生的热量与电阻的关系,故须要保持两个电阻丝两端电流相等;两电阻丝串联,电流相同,依据Q=I2Rt可知,由于图中右边容器的电阻丝阻值较大,在相同时间内,电流在右侧容器中产生的热量较多,B管液面上升得高。[答案]B探究点2焦耳定律[阅读课本]P100“英国的物理学家焦耳……与焦耳定律一样。”[思索]焦耳定律的内容是什么?[提示]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。假如热量用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。[思索]你能用前面所学的学问推导出焦耳定律吗?[提示]电流通过导体时,假如所做的功全部转化为内能,即W=Q,由W=UIt,将U=IR代入,可得Q=I2Rt[思索]电吹风工作时,消耗了1000J的电能,电流在电阻线上产生的热量等于1000J吗?[提示]电吹风工作时把电能转化为内能,还有一部分转化为动能。电吹风不是一个纯电阻用电器,消耗的电热大于产生的电热,所以产生的热量小于1000J。[归纳提升]电流通过导体时,假如电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式能量,那么,电流产生的热量Q和消耗的电能W的关系是Q=W,这样的电路称为纯电阻电路。例如电炉、电饭锅、电热水器、电烤箱、电热水壶等;像电动机、电视机等消耗的电能除转化为内能外还转化为其他形式的能,这样的电路称为非纯电阻电路,计算非纯电阻电路产生的热量只能用公式Q=I2Rt。[习题]电视机、电动机、电暖气都标有“220V200W”,把它们并联在220V的电压下,则相同时间内产生热量最多的是?为什么?[分析]由W=Pt可知,三个用电器消耗的电能一样多。电视机:W=Q+E光;电动机:W=Q+Ek;电暖气:W=Q,所以相同时间内电暖气产生的热量多。[答案]电暖气产生的热量最多[阅读课本]P101“原来……而导线却不热。”[思索]当电炉丝A和导线B通过的电流相同时,为什么电炉丝热的发红,而导线却几乎不发热?[提示]导线的电阻很小,而电炉丝的电阻很大,由焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同时间内电流相同时,电阻越大、热量越多,因此电炉热得发红,而导线却不热。[思索]你知道“直流融冰”技术的原理吗?[提示]“直流融冰”一般会在输电线路中输入3000A左右的大电流,当电阻、通电时间肯定时,电流越大,产生的热量越多,产生的热量可以把电线上的冰全部熔化。[思索]P101“想想议议”[提示]这两种状况下有不同的变量,前者是在电压肯定时,电阻越小,电流越大,电热与电流是二次方的关系,所以电流对电热影响较大。后者的前提是在电流肯定时,电阻越大,电热越多。[习题]一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,在5min内共产生多少热量?[分析]通过电阻丝的电流为I=UR电流产生的热量为Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J[答案]6480J探究点3电热的利用和防止[阅读课本]P101“电热的利用和防止”[思索]电热对我们是有利还是有害的?[提示]既有利又有害,电饭锅、电水壶等电热是有利的;手机、电脑等电热是有害的。[思索]生活中电热器件有哪些优点?[提示]具有清洁卫生、无污染、效率高、便于调整温度等优点。[思索]我们如何防止电热带来的危害?[提示]电视机的后盖有很多孔,就是为了通风散热,运用时肯定要把防尘布罩拿开;电脑里安装了微型风扇刚好散热等。[归纳提升]电热器的优点:清洁卫生、效率高、便利调温;防止电热措施:设法散热、加散热窗、加风扇。[习题]下列各种方法和措施中,不是为了防止电热危害的是()A.电脑机箱中安有电风扇B.燥热夏天,连续长时间工作的电视机要停用一会儿C.天气潮湿时,长期不用的电器隔一段时间要通一次电D.电视机的后盖上有很多散热孔[分析]电脑机箱中安有电风扇,是为了加快空气流淌速度,加快散热,使电脑内产生的热量能刚好散出,属于防止电热危害;燥热夏天,连续长时间工作的电视机要停用一会儿,是为了防止产生过多的热量,影响电视机的正常运用,属于防止电热危害;天气潮湿时,长期不用的电器隔一段时间要通一次电,是利用电热来防潮,属于利用电热的例子;电视机的后盖上有很多散热孔,是为了把各电器元件产生的热量刚好散出,属于防止电热危害。[答案]C三、板书设计第4节焦耳定律1.电流的热效应电能转化为内能2.影响电流产生热量的因素(1)电流的大小(2)电阻的大小(3)通电时间3.焦