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13.4 電流的熱效應(yīng) 教學(xué)目標(biāo) 【知識(shí)與能力】 1.知道電流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用。 2.知道電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。 3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律說(shuō)明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象。 【過(guò)程與方法】 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電流的熱效應(yīng)與導(dǎo)體的電阻、通過(guò)導(dǎo)體的電流和通電時(shí)間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論、通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的定量的規(guī)律，這就是著名的焦耳定律。 【情感態(tài)度價(jià)值觀】 能從利弊兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)電熱現(xiàn)象，體驗(yàn)用辯證的思想觀點(diǎn)分析問(wèn)題。 教學(xué)重難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 焦耳定律的理解。 【教學(xué)難點(diǎn)】 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)的能力。 教學(xué)過(guò)程 新課導(dǎo)入 在生產(chǎn)、生活實(shí)踐中，常常需要用電產(chǎn)生熱來(lái)為我們服務(wù)。 電熱煉鋼 電熱來(lái)燒水 電暖器 電爐 實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為熱能。 它們利用的就是電流的熱效應(yīng) 進(jìn)行新課 一、電流的熱效應(yīng) 1.電流的熱效應(yīng):電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象發(fā)生。 2.電流的熱效應(yīng)在生活中的應(yīng)用 （1）電熱毯就是利用電流的熱效應(yīng)制作的,通電后可以供人們?nèi)∨? （2）電燈在工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，人們利用電燈來(lái)照明。 （3）電爐子在工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，人們利用電爐子來(lái)燒水。 例：下列主要利用電流熱效應(yīng)工作的用電器是（ ） A.電烤火爐 B.電風(fēng)扇 C.電視機(jī) D.手機(jī) 答案：D 二、實(shí)驗(yàn)探究：電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān) 提出問(wèn)題：電流產(chǎn)生熱量大小與什么因素有關(guān)呢? 猜想與假設(shè)：電流產(chǎn)生熱量大小可能與以下因素有關(guān) （1）電流產(chǎn)生熱量與通電時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。 （2）電流產(chǎn)生的熱量可能與電流的大小有關(guān)。 （3）電流產(chǎn)生熱量導(dǎo)體電阻的大小有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法、轉(zhuǎn)化法 實(shí)驗(yàn)原理：給電阻絲通電，電阻絲通電后放出的熱量被煤油吸收，煤油吸收熱量后溫度升高，電流通過(guò)電阻絲做功放出的熱量越多，煤油的溫度升高得越高。用溫度計(jì)測(cè)量煤油溫度上升的多少，就可以比較電流通過(guò)電阻絲做功放出的熱量的多少。 實(shí)驗(yàn)探究一：探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間是否有關(guān) （1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：要研究通電時(shí)間對(duì)產(chǎn)生熱量的影響，應(yīng)該控制（電流）和（電阻）不變,改變(通電時(shí)間)。電流產(chǎn)生的熱量用溫度計(jì)示數(shù)表示。 （2）實(shí)驗(yàn)器材：煤油、電阻絲、燒瓶、開(kāi)關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、導(dǎo)線、計(jì)時(shí)器、溫度計(jì)。 （3）實(shí)驗(yàn)步驟：①按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物圖?！? 　 ②檢查無(wú)誤后接通電源，按下計(jì)時(shí)器并同時(shí)記錄溫度計(jì)的示數(shù)。 ③保持電流的大小不變，每間隔一定時(shí)間記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫(xiě)到設(shè)計(jì)好的表格中。 （4）記錄的溫度計(jì)的示數(shù) 時(shí)間t/min 0 1 2 3 4 溫度t/℃ 20 22 24 26 28 結(jié)論：對(duì)同一電阻絲，在電流大小不變的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，煤油的溫度越高，表明電流產(chǎn)生的熱量越多。 實(shí)驗(yàn)探究二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān) （1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：要研究電流大小對(duì)產(chǎn)生熱量的影響,應(yīng)該控制電阻和通電時(shí)間不變，改變電流的大小。 （2）實(shí)驗(yàn)器材：煤油、電阻絲、燒瓶、開(kāi)關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、導(dǎo)線。 （3）實(shí)驗(yàn)步驟：①按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物圖。 　 　　　　　　 ②檢查無(wú)誤后接通電源，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器使R1和R2的電流不同，觀察溫度計(jì)的示數(shù)。 （4）記錄的溫度計(jì)的示數(shù) 時(shí)間t/min 0 1 2 3 4 I=0.7A 溫度t/℃ 20 22 24 26 28 I=1.4A 溫度t/℃ 20 25 31 38 45 結(jié)論：對(duì)同一電阻絲，在通電時(shí)間相同的情況下，通電電流越大，煤油的溫度越高，表明電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 實(shí)驗(yàn)探究三：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān) （1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：研究電熱器電阻的大小對(duì)產(chǎn)生熱量的影響要研究電阻對(duì)產(chǎn)生熱量多少的影響，應(yīng)該控制電流和通電時(shí)間不變，則可以讓兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián)或并聯(lián)后接入電路。 （2）實(shí)驗(yàn)器材：煤油、電阻絲、燒瓶、開(kāi)關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、導(dǎo)線、溫度計(jì) （3）實(shí)驗(yàn)步驟：①按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物圖。 ②檢查無(wú)誤后接通電源，由于電路串聯(lián)所以R1和R2的電流相同，觀察溫度計(jì)的示數(shù)。 （4）記錄的溫度計(jì)的示數(shù) 時(shí)間t/min 0 1 2 3 4 R1=5?溫度t/℃ 20 22 24 26 28 R2=10?溫度t/℃ 20 23 26 30 34 結(jié)論：在通電電流大小不變，通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，煤油的溫度越高，表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 三、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正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。 為了紀(jì)念焦耳，這一規(guī)律又被稱(chēng)為焦耳定律。 焦耳簡(jiǎn)介：焦耳定律是英國(guó)物理學(xué)家焦耳經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)探索總結(jié)出來(lái)的。我們不僅要學(xué)習(xí)他發(fā)現(xiàn)的定律，而且要學(xué)習(xí)他的刻苦鉆研的精神。 2.公式：Q=I2Rt 3.單位：I——安，R——?dú)W，t——秒，Q——焦。 1J=1A2?Ω?s。 4.理論推導(dǎo)：焦耳定律是焦耳在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上歸納總結(jié)得出來(lái)的規(guī)律，還需要理論上的支持，我們能不能通過(guò)理論來(lái)推導(dǎo)出焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式呢？學(xué)生討論推導(dǎo)。 思考：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為熱即：Q＝W W=UIt，且U=IR ∴Q=W=UIt=I2Rt ∴Q=I2Rt 通過(guò)理論推導(dǎo)，同樣得出了焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，達(dá)到理論和實(shí)踐的完美的統(tǒng)一。 5.電流通過(guò)導(dǎo)體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)熱量的計(jì)算方法： （1）Q = W；（2）Q = UIt；（3）Q= Pt；（4）Q= I2Rt；（5）Q =（U2/R）t。 6.利用焦耳定律解決實(shí)際問(wèn)題： （1）連接電路用的導(dǎo)線應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？ （2）制作電爐子用的發(fā)熱體應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？ （3）制作電扇電動(dòng)機(jī)線圈的導(dǎo)線應(yīng)選擇電阻率較大的導(dǎo)線還是選擇電阻率較小的導(dǎo)線？為什么？ 練習(xí)設(shè)計(jì) 請(qǐng)完成《全易通》“題組練習(xí)”部分。 板書(shū)設(shè)計(jì) 電流的熱效應(yīng) 一、電流的熱效應(yīng) 1.電流的熱效應(yīng):電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 2.電流的熱效應(yīng)在生活中的應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)探究：電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)探究一：探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間是否有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)探究二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)探究三：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)。 三、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——安，R——?dú)W，t——秒，Q——焦。 1J=1A2?Ω?s。 4.理論推導(dǎo) 5.電流通過(guò)導(dǎo)體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)熱量的計(jì)算方法： （1）Q = W；（2）Q = UIt；（3）Q= Pt；（4）Q= I2Rt；（5）Q =（U2/R）t。 6.利用焦耳定律解決實(shí)際問(wèn)題。 - 5 -