焦耳定律教案

1、焦耳定律 南屏中學(xué) 孫樹東一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1能通過(guò)實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)。2能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出電熱的大小與電流、電阻和通電時(shí)間有關(guān)，知道焦耳定律。 3會(huì)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算，會(huì)利用焦耳定律解釋生活中電熱利用與防治。 （二）過(guò)程與方法 體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程，了解控制變量的物理方法，提高實(shí)驗(yàn)探究能力和思維能力。（三）情感態(tài)度和價(jià)值觀 會(huì)解釋生活中一些電熱現(xiàn)象，通過(guò)學(xué)習(xí)電熱的利用與防止，學(xué)會(huì)辯證地看待問(wèn)題。二、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，并確定研究方法及實(shí)驗(yàn)操作中各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)注意的問(wèn)題。難點(diǎn)：對(duì)焦耳定律的理解及焦耳定律在實(shí)際生活中的應(yīng)用。三、教學(xué)過(guò)程 （一）情

2、景引入周末，小明的媽媽上班出門前囑咐小明先做完作業(yè)，然后再看電視，可是小明等媽媽一出門直到媽媽下班快回家才開始做作業(yè)。媽媽問(wèn)他為什么沒(méi)有做完作業(yè)，小明說(shuō)作業(yè)太難了?？伤麐寢屩蛔隽艘患戮椭佬∶髡f(shuō)了謊，請(qǐng)問(wèn)，他媽媽是怎么做的？媽媽摸了摸電視的散熱窗， 發(fā)現(xiàn)那么還熱乎乎的呢。生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請(qǐng)舉例說(shuō)明。如：電冰箱、電水壺、電飯鍋、電燈、電腦等。（二）新課教學(xué)1、電流的熱效應(yīng)剛才我們看到的這些電熱器都是利用電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置。電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。但是我們看到電爐絲和導(dǎo)線是串聯(lián)的，它們通過(guò)的電流相同，為什么工作時(shí)電爐絲熱得發(fā)

3、紅，而導(dǎo)線卻幾乎不熱呢？電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少和什么因素有關(guān)呢？請(qǐng)同學(xué)們猜想一下。下面我們來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究一下。請(qǐng)同學(xué)們觀察實(shí)驗(yàn)裝置，我們來(lái)了解設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路以及實(shí)驗(yàn)采用的方法。我們將電阻絲放入密閉的容器中，通電后電阻絲發(fā)熱使得空氣膨脹，推動(dòng)U型管內(nèi)液體上升，通過(guò)對(duì)左右兩管液面的高度差來(lái)比較，液柱上升的越高，放出熱量越多。這里我們采用的研究方法是轉(zhuǎn)換法。實(shí)驗(yàn)中，我們將一個(gè)5和10串聯(lián)，目的是讓通過(guò)它們的電流相等，然后我們用兩個(gè)5 的電阻并聯(lián)再與一個(gè)5 的串聯(lián)，目的是讓兩個(gè)電阻的阻值相等，而電流不相等。這里我們采用的研究方法是控制變量法。了解了這些內(nèi)容后，我們一起來(lái)做下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)做完了，我

4、們來(lái)總結(jié)一下：（1）在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。（2）在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。2、焦耳定律焦耳用近 40 年的時(shí)間做了 400 多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，于 1840 年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。（1）內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。（2）公式：Q = I2Rt（3）單位： I電流-A R-電阻-W t-時(shí)間-S Q-電熱-焦耳（J）例題：一根 60 的電阻接在 36 V的電源兩端，在 5

5、min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?解：學(xué)完了焦耳定律，現(xiàn)在我們知道為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱的原因了，那是因?yàn)殡姞t絲的電阻比導(dǎo)線的電阻大了很多，所以才會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。3、電能與電熱的關(guān)系前面第一節(jié)里我們學(xué)習(xí)了電能和電功，知道了電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電熱也是電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的，那么這兩者之間是不是有什么關(guān)系呢？下面我們來(lái)分析一下。（1）當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q 就等于消耗的電能W，將歐姆定律代入公式中，即Q = W = UIt = I2Rt=U2R/t如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。這類電路叫純電阻電路

6、。（2）當(dāng)電扇之類的電器工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能，這類電路叫非純電阻電路。歐姆定律在這類電器中是不適用的。電能 內(nèi)能+機(jī)械能 在這里：WQ熱那么怎么來(lái)計(jì)算電扇工作時(shí)產(chǎn)生的熱量呢？其實(shí)還是用焦耳定律來(lái)計(jì)算的。Q熱=I2Rt。注意式中的I 是通過(guò)風(fēng)扇的電流，R是風(fēng)扇的內(nèi)阻。想一想：在公式Q=U2t/R中，電阻R越小單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照Q=I2Rt，電阻R越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?答：前者說(shuō)電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說(shuō)，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們?cè)?/p>

7、應(yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。 4、電熱的利用和防止展示常見(jiàn)一些用電器圖片（電熨斗、電視機(jī)散熱孔、取暖器、電飯鍋、電腦主板風(fēng)扇、筆記本散熱孔、電動(dòng)機(jī)外殼），給這些用電器進(jìn)行分類，哪些是利用電熱、哪些是防止電熱造成危害的。例如利用電熱的有：電熨斗、取暖器、電飯鍋等。防止電熱的有：電視機(jī)散熱孔、電腦主板風(fēng)扇、筆記本散熱孔、電動(dòng)機(jī)外殼等。電熱在實(shí)際中有利用也有防止的。我們要利用辯證的態(tài)度來(lái)對(duì)待電熱。（三）、小結(jié)：請(qǐng)同學(xué)們回答下面的問(wèn)題：1電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)，2焦耳定律的內(nèi)容，3電功與電熱的關(guān)系，4電熱的利用、防止。（四）作業(yè)：1課后“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”第1、2、3題2調(diào)查生活中還有哪些是利用電熱，哪些是防止電熱的措施。(五)板書設(shè)計(jì)18.4 焦耳定律一、電流的熱效應(yīng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。二、焦耳定律1、內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成