九年級(jí)物理全冊(cè)第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律教案新版新人教版

PAGEPAGE1第4節(jié)焦耳定律

教學(xué)目標(biāo)

【學(xué)問(wèn)與技能】1.知道電流熱效應(yīng)的現(xiàn)象及能量的轉(zhuǎn)化。2.通過(guò)探究影響電流熱效應(yīng)的因素,理解焦耳定律的內(nèi)容,能夠利用焦耳定律公式進(jìn)行簡(jiǎn)潔的計(jì)算。3.會(huì)利用焦耳定律說(shuō)明一些生活中簡(jiǎn)潔現(xiàn)象。4.舉例說(shuō)誕生活中利用電熱的實(shí)例,了解電熱的危害和防治方法?！具^(guò)程與方法】通過(guò)試驗(yàn)探究,培育學(xué)生的試驗(yàn)探究的實(shí)力和理論分析的實(shí)力,體會(huì)運(yùn)用限制變量法和轉(zhuǎn)換法進(jìn)行試驗(yàn)?！厩楦小た捶ār(jià)值觀】會(huì)說(shuō)明生活中一些電熱現(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。

教學(xué)重難點(diǎn)

【教學(xué)重點(diǎn)】焦耳定律、電流熱效應(yīng)的應(yīng)用、電熱的計(jì)算。【教學(xué)難點(diǎn)】電熱大小的影響因素的猜想和試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

教學(xué)過(guò)程

一、新課導(dǎo)入2024年的第一場(chǎng)大雪之后,一些地方的電線上結(jié)了厚厚的冰,給人們的生活帶來(lái)了很多不便,也造成肯定的經(jīng)濟(jì)損失。為此,科技人員探討出“直流融冰”技術(shù),使冰熔化,避開(kāi)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。你知道這種融冰技術(shù)的原理嗎?二、教學(xué)步驟探究點(diǎn)1電流的熱效應(yīng)[閱讀課本]P99“生活中……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?！盵思索]電飯鍋通電后發(fā)熱用來(lái)煮飯,手機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用也會(huì)發(fā)熱,你還能列舉哪些用電器通電后發(fā)熱的例子?[提示]電水壺通電后會(huì)發(fā)熱,電動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)發(fā)熱,電腦工作時(shí)會(huì)發(fā)熱等。[歸納提升]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)。[思索]導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)接入電路中,為什么電爐絲熱得發(fā)紅而導(dǎo)線并不是很熱?產(chǎn)生這種現(xiàn)象的影響因素有哪些?[提示]電熱的大小可能與導(dǎo)體的電阻有關(guān)。[思索]當(dāng)電路短路時(shí),為什么會(huì)發(fā)熱燒毀導(dǎo)線呢?[提示]電熱的大小可能與電流的大小有關(guān),電路短路時(shí),電流很大,所以會(huì)發(fā)熱燒毀導(dǎo)線。[思索]為什么手機(jī)用時(shí)間久了才會(huì)感覺(jué)到發(fā)熱呢?[提示]電熱的大小可能與通電的時(shí)間有關(guān)。[思索]閱讀P99“圖18.4—2”這個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)限制了哪些物理量相同,變更了哪個(gè)物理量呢?[提示]兩電阻絲串聯(lián),限制了電流和通電時(shí)間相同,變更的是電阻大小。[思索]該試驗(yàn)是如何比較兩個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量?采納的是什么方法?[提示]通過(guò)比較U形管中液面高度的變更來(lái)比較導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。U形管液面高度的變更反映了密閉容器中空氣溫度的變更,即電阻絲產(chǎn)生熱量的多少。試驗(yàn)采納的是“轉(zhuǎn)換法”。[思索]這一試驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明白什么?[小結(jié)論]在電流相同、通電時(shí)間相同的狀況下,電阻越大,這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。[思索]閱讀P100“圖18.4—3”右邊電阻絲上為什么要再并聯(lián)一根電阻絲?[提示]兩個(gè)電阻絲的阻值相同,右邊的電阻絲并上一個(gè)相同的電阻絲后,通過(guò)該電阻絲的電流變小了,這樣設(shè)計(jì)的目的是變更通過(guò)右邊電阻絲的電流。這個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是探究產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系。[思索]哪邊液面差明顯?是電流大的還是電流小的產(chǎn)生的熱量多?可以得到什么結(jié)論?[提示]通過(guò)右邊的電阻絲的電流小,液面低,說(shuō)明右邊產(chǎn)生的熱量少。[小結(jié)論]在電阻相同、通電時(shí)間相同的狀況下,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。[思索]如何探究產(chǎn)生熱量的多少與通電時(shí)間的關(guān)系呢?[提示]電路中只接入一根電阻絲,第一次通電5s,其次次通電20s,視察U形管中液面的變更狀況。[小結(jié)論]在電阻相同、通過(guò)電阻的電流相同的狀況下,通電時(shí)間越長(zhǎng),這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。[歸納提升]當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),電流越大、電阻越大、通電時(shí)間越長(zhǎng),產(chǎn)生的熱量越多。[習(xí)題]如圖是“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻間關(guān)系”的試驗(yàn)裝置,兩個(gè)透亮容器中封閉著等量的空氣,電路正確連接后,通電進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.左邊容器電阻絲中的電流比右邊容器電阻絲中的電流大B.U形管中液面高度的變更反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少C.要保持兩個(gè)電阻絲兩端電壓相等D.通電時(shí)間相同,兩個(gè)容器中空氣汲取的熱量相同[分析]兩個(gè)阻值不同的電阻絲串聯(lián),通過(guò)電阻絲的電流相同,即左邊容器電阻絲中的電流等于右邊容器電阻絲中的電流;由試驗(yàn)裝置可知,電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量使容器中的空氣受熱膨脹,從而導(dǎo)致U形管中的液面發(fā)生變更,雖然產(chǎn)生熱量的多少不能干脆視察,但可以通過(guò)U形管液面高度差的變更來(lái)推斷;此裝置用來(lái)探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系,故須要保持兩個(gè)電阻絲兩端電流相等;兩電阻絲串聯(lián),電流相同,依據(jù)Q=I2Rt可知,由于圖中右邊容器的電阻絲阻值較大,在相同時(shí)間內(nèi),電流在右側(cè)容器中產(chǎn)生的熱量較多,B管液面上升得高。[答案]B探究點(diǎn)2焦耳定律[閱讀課本]P100“英國(guó)的物理學(xué)家焦耳……與焦耳定律一樣。”[思索]焦耳定律的內(nèi)容是什么?[提示]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。假如熱量用Q表示,電流用I表示,電阻用R表示,時(shí)間用t表示,則焦耳定律為Q=I2Rt。[思索]你能用前面所學(xué)的學(xué)問(wèn)推導(dǎo)出焦耳定律嗎?[提示]電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),假如所做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即W=Q,由W=UIt,將U=IR代入,可得Q=I2Rt[思索]電吹風(fēng)工作時(shí),消耗了1000J的電能,電流在電阻線上產(chǎn)生的熱量等于1000J嗎?[提示]電吹風(fēng)工作時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,還有一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。電吹風(fēng)不是一個(gè)純電阻用電器,消耗的電熱大于產(chǎn)生的電熱,所以產(chǎn)生的熱量小于1000J。[歸納提升]電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),假如電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式能量,那么,電流產(chǎn)生的熱量Q和消耗的電能W的關(guān)系是Q=W,這樣的電路稱為純電阻電路。例如電爐、電飯鍋、電熱水器、電烤箱、電熱水壺等;像電動(dòng)機(jī)、電視機(jī)等消耗的電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還轉(zhuǎn)化為其他形式的能,這樣的電路稱為非純電阻電路,計(jì)算非純電阻電路產(chǎn)生的熱量只能用公式Q=I2Rt。[習(xí)題]電視機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電暖氣都標(biāo)有“220V200W”,把它們并聯(lián)在220V的電壓下,則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量最多的是?為什么?[分析]由W=Pt可知,三個(gè)用電器消耗的電能一樣多。電視機(jī):W=Q+E光;電動(dòng)機(jī):W=Q+Ek;電暖氣:W=Q,所以相同時(shí)間內(nèi)電暖氣產(chǎn)生的熱量多。[答案]電暖氣產(chǎn)生的熱量最多[閱讀課本]P101“原來(lái)……而導(dǎo)線卻不熱?！盵思索]當(dāng)電爐絲A和導(dǎo)線B通過(guò)的電流相同時(shí),為什么電爐絲熱的發(fā)紅,而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱?[提示]導(dǎo)線的電阻很小,而電爐絲的電阻很大,由焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同時(shí)間內(nèi)電流相同時(shí),電阻越大、熱量越多,因此電爐熱得發(fā)紅,而導(dǎo)線卻不熱。[思索]你知道“直流融冰”技術(shù)的原理嗎?[提示]“直流融冰”一般會(huì)在輸電線路中輸入3000A左右的大電流,當(dāng)電阻、通電時(shí)間肯定時(shí),電流越大,產(chǎn)生的熱量越多,產(chǎn)生的熱量可以把電線上的冰全部熔化。[思索]P101“想想議議”[提示]這兩種狀況下有不同的變量,前者是在電壓肯定時(shí),電阻越小,電流越大,電熱與電流是二次方的關(guān)系,所以電流對(duì)電熱影響較大。后者的前提是在電流肯定時(shí),電阻越大,電熱越多。[習(xí)題]一根60Ω的電阻絲接在36V的電源上,在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?[分析]通過(guò)電阻絲的電流為I=UR電流產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J[答案]6480J探究點(diǎn)3電熱的利用和防止[閱讀課本]P101“電熱的利用和防止”[思索]電熱對(duì)我們是有利還是有害的?[提示]既有利又有害,電飯鍋、電水壺等電熱是有利的;手機(jī)、電腦等電熱是有害的。[思索]生活中電熱器件有哪些優(yōu)點(diǎn)?[提示]具有清潔衛(wèi)生、無(wú)污染、效率高、便于調(diào)整溫度等優(yōu)點(diǎn)。[思索]我們?nèi)绾畏乐闺姛釒?lái)的危害?[提示]電視機(jī)的后蓋有很多孔,就是為了通風(fēng)散熱,運(yùn)用時(shí)肯定要把防塵布罩拿開(kāi);電腦里安裝了微型風(fēng)扇剛好散熱等。[歸納提升]電熱器的優(yōu)點(diǎn):清潔衛(wèi)生、效率高、便利調(diào)溫;防止電熱措施:設(shè)法散熱、加散熱窗、加風(fēng)扇。[習(xí)題]下列各種方法和措施中,不是為了防止電熱危害的是()A.電腦機(jī)箱中安有電風(fēng)扇B.燥熱夏天,連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作的電視機(jī)要停用一會(huì)兒C.天氣潮濕時(shí),長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間要通一次電D.電視機(jī)的后蓋上有很多散熱孔[分析]電腦機(jī)箱中安有電風(fēng)扇,是為了加快空氣流淌速度,加快散熱,使電腦內(nèi)產(chǎn)生的熱量能剛好散出,屬于防止電熱危害;燥熱夏天,連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作的電視機(jī)要停用一會(huì)兒,是為了防止產(chǎn)生過(guò)多的熱量,影響電視機(jī)的正常運(yùn)用,屬于防止電熱危害;天氣潮濕時(shí),長(zhǎng)期不用的電器隔一段時(shí)間要通一次電,是利用電熱來(lái)防潮,屬于利用電熱的例子;電視機(jī)的后蓋上有很多散熱孔,是為了把各電器元件產(chǎn)生的熱量剛好散出,屬于防止電熱危害。[答案]C三、板書設(shè)計(jì)第4節(jié)焦耳定律1.電流的熱效應(yīng)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2.影響電流產(chǎn)生熱量的因素(1)電流的大小(2)電阻的大小(3)通電時(shí)間3.焦