第四节：电流的热效应

第十三章电功和电功率第十四章原创不容易，为有更多动力，请【关注、关注、关注】，谢谢！第十五章玉壶存冰心,朱笔写师魂。

——冰心《冰心》第四节电流的热效应首都师范大学附属中学杨光一、教学背景分析本节内容主要是让学生通过生活中用电器的发热现象认识电流的热效应；通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关；在由实验探究得出电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定性关系的基础上，让学生了解焦耳定律，并且能够用焦耳定律说明生产生活中的一些现象。

从学生的知识基础看，学生已经学习了电功与电功率，能够从能量转化的角度分析电流做功时能量的转化情况；学生也在“机械能、内能及其转化”一章学习过比热容，知道同质量的同种液体，吸收不同热量时升高的温度不同，可以用温度的变化来反映吸收热量的多少。

从学生的日常经验看，学生对生活中用电器发热的现象并不陌生，比较容易认识电流的热效应。

从学生的能力基础看，学生在上一节课完成了完整的探究实验，探究了小灯泡的电功率，实验综合性强，探究能力得到了提高。

结合教学内容与学情分析，本节教学设计的基本思路如下：首先用电热丝切割器切割塑料泡沫，引入新课；然后请学生举出生活中用电器通电后发热的例子，从能量转化的角度进行分析，认识电流的热效应；接着探究电流的热效应与哪些因素有关，通过实验得出定性结论；再介绍电流产生热量与电流、电阻、通电时间的定量关系，即焦耳定律；最后运用焦耳定律说明生产生活中的一些现象。

二、教学目标1.知道什么是电流的热效应。

知道电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流、通电时间的定性关系。

2.通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，提升科学探究能力，经历设计记录表、进行实验和收集证据的过程，进一步学习控制变量的科学研究方法，体会替代的研究思想，养成严谨的科学态度。

3.通过学习电流热效应的应用和危害防止的实例，树立理论联系实际、将所学知识应用于实际的意识，体会物理知识对生产生活的重要意义。

第四节科学探究：电流的热效应原创不容易，为有更多动力，请【关注、关注、关注】，谢谢！随风潜入夜，润物细无声。

出自杜甫的《春夜喜雨》【教学目标】一、知识与技能1.知道电流的热效应.2.知道电流产生的热量跟通电时间、电流大小、电阻大小的定性关系.3.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用.二、过程与方法1.通过实验探究“电流产生的热量与哪些因素有关”初步培养学生发现、研究、解决问题的能力.2.通过焦耳定律的教学培养学生解决一些简单问题的能力.3.通过教学培养学生的科学研究方法(控制变量法、转换法等).三、情感、态度与价值观1.通过经历科学探究过程，使学生认识实验对人们获取科学理论的重要作用.2.通过对所学知识的应用，体会物理知识来源于生活，服务于社会的理念.3.通过对焦耳生平的介绍，培养学生热爱科学，勇于克服困难的决心和信心.【教学重点】1.实验探究电流产生的热量与哪些因素有关.2.应用焦耳定律解决一些简单问题.【教学难点】1.组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确的结论.2.对焦耳定律内容、公式的理解.【教具准备】学生电源、导线、开关、滑动变阻器、电阻丝、烧瓶、温度计、水、煤油、多媒体课件等.【教学课时】1.5课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师出示一些用电器的图片，让学生观察，并提出问题：（1）比较它们有何不同？（2）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？（3）电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？学生讨论、回答：灯泡发热，电风扇的电动机发热.【新课引入】师电流产生的热量跟哪些因素有关呢？为什么正常情况下电线不会起火？而发生短路或接入电路用电器总功率过大时会引起火灾呢？要弄清这些问题，下面我们就一起来学习第四节科学探究：电流的热效应.【预习指导】阅读课本P129-133文字内容和插图，把基本概念、规律、规定、公式等用红色笔做上记号，并完成对应练习册中“课前预习”部分，然后，各小组内部交流讨论，提出预习疑问，组长做好记录，准备展示.【交流展示】1.各小组代表手发言，报告“课前预习”答案，教师评价订正.2.学生质疑，教师指导释疑.【拓展探究】电流的热效应学生小组内部交流讨论，回答下列问题，教师指导订正.师生产、生活中电热有哪些应用？哪些地方需防止电热？生：工厂利用电热炼钢，家庭用电热烧水、做饭、取暖，如电水壶、电饭煲，电取暖器都是利用电热的设备.电线、电视机、电脑等要防止电热危害.师什么是电流的热效应？列举利用电流热效应的用电器.生：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫电流的热效应,如电灯、电饭煲、电取暖器等.师电流产生热量的多少与哪些因素有关呢？教师引导学生猜想发言：生1：可能跟通电时间有关，因为通电时间越长，电水壶中产生的热越多.生2：可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；生3：可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾.教师点评后，引导学生设计实验，采用控制变量法和转换法.(一)研究电流产生的热量与通电时间是否有关.1.电路图：2.实验图：3.方法：断开开，按电路图连接好电路（如图），将滑片P置于最右端，闭合开关，移动滑动到适当位置，保持电流的大小不变，每间隔2min录一次温度计的示数，并填入表中，分析实验数据，得出结论.(二)研究电流产生的热量与电流大小是否有关.1.电路图：同(一)2.实物图：同(一)3.方法：仍按图16-14连接好电路，在实验(一)的基础上调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，通电时间与实验()相同，记录温度计的数，填入表中，并分析数据得出结论.(三)研究电流产生的热量与电阻大小的关系.1.电路图：2.实验图：3.方法：选取2根阻值不同的电阻丝R1>R2，在两个相同的玻璃瓶中装入质量和初温相同的煤油，按电路图连接好电路(如图)，将滑片置于最右端，闭合开关，调节滑片至适当位置，通电一段时间后，记录两个玻璃瓶内温度计的示数，并分析实验数据得出结论.教师导学生展示并总结实验方案，多媒体展示.学生进行分组实验，教师巡视指导.【师生互动归纳总结】1.对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越高表明电流产生的热量越多.2.对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越高，表明电流越大，电流产生的热量越多.3.在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越高，表明电阻越大电流产生的热量越多.教师引导学生交流讨论，对实验进行评估.师实验中，玻璃瓶内为什么装煤油，而不用水？生：因为煤油的比热容小，吸收相同的热量，温度变化明显，从而使实验现象明显，另外煤油不导电，还能防止漏电.师实验中，怎样表示电流产生的热量的多少？这用到了什么科学方法？请再举一例.生：用温度计示数变化的多少表示电流产生热量的多少，用到的科学方法是转换法，如探究动能的大小跟哪些因素有关时，用木块被钢球撞出的距离表示钢球动能的大小.师实验(三)中，为什么要将两电阻丝串联？生：由于影响电热大小的因素有多个，所以必须采用控制变量法，才能探究某一因素对电热的具体影响.例如，探究电阻大小对电热的影响时，必须控制电流和通电时间相同，当两电阻丝串联时，可以绝对保证电流大小和通电时间相同.【课堂训练】教师引导学生做对应练习册中的题目.焦耳定律学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导订正.师什么是焦耳定律？其公式及各物理量单位如何？生：英国物理学家焦耳通过大量的实验于1840年最先精确地确定了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，跟通电时间成正比的结论，这与我们刚才得出的电热与电流、电阻的关系是一致的，于是人们为了记住他，把这个规律叫做焦耳定律.公式：Q=I2Rt.单位：电流I——安培（A），电阻R——欧姆（Ω）,时间t——秒（s），热量Q——焦耳（J）.师电器设备消耗的电能W与电流产生的热量之间有怎样的关系？生：(1)纯电阻电路中(如电烙铁、电热毯等电热器)，消耗的电能W等于产生的电热Q；可以用Q=W=UIt=Pt=I2Rt=U2/Rt计算电热.（2）非纯电阻电路中(如电动机)，消耗的电能W大于产生的电热Q.只能用Q=I2Rt计算电热.【课堂训练】教师引导学生做对应练习册中的题目.【课堂小结】教师引导学生归纳总结本节课学到了什么.【课后作业】1.请同学们完成课本P133作业1 2 3 42.请同学们完成对应练习册中的题目.【课后作业答案】1.3.63×1052.C3.B【本章练习答案】1.C2.D3.C4.A5.C6.B7.4101.本节课的设计要体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯.2.本节课的教学重点是实验探究电流产生的热量与哪些因素有关.对实验的设计要放开让学生自己做，实践发现学生的思路有局限于课本上某个实验的倾向，所以要设计一个良好的实验情景，注意让学生的思维散开，发挥其主动性.在教学过程中要让学生参与讨论，充分调动学生学习的积极性与思维分析能力，培养学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系，使学生达到学以致用.3.电热与电流的二次方成正比是初中学生第一次接触，有一定的难度，教师只作简单介绍，留在高中再进一步探究验证.对于纯电阻电路的理解，先从电炉和电风扇工作时能的转化入手，再讲述概念，不空洞，学生易接受.【素材积累】不怕你不懂不会，旧怕你不学不干。

教学方案【ppt6、7、8】思考与讨论电热毯和导线通过电流相同，为什么电热毯很热，而导线却不那么热?为什么插座上插的用电器越多，插座的导线越来越热？长时间使用手机，手机为什么会发烫？提出问题：电流通过导体产生热量与那些因素有关？猜想与假设：①可能与电阻有关。

电阻越大电流通过导体产生热量越大。

②可能与电流有关。

电流越大，电流通过导体产生热量越大。

③可能与通电时间有关。

通电时间越长，电流通过导体产生热量越大。

【ppt9】板书：实验：探究电流热效应跟哪些因素有关设计实验：探究电流通过导体产生热量与电阻的关系问：要研究导体产生热量与电阻的关系，我们如何选择电阻？预设回答：选择不同阻值的电阻。

问：影响电流通过导体产生热量的因素有三个，我们研究与电阻关系时，应该如何做？预设回答：应该保持电流和通电时间相同。

问：这个研究方法大家还记得是什么吗？预设回答：控制变量法。

请大家设计电路图：介绍实验器材：两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。

思考、回答听讲思考、回答理解实验设计原理引入电流热效应实验探究教师引导，学生交流掌握实验探究的过程和方法U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。

即电流通过导体产生的热量多少。

【ppt10】进行实验：实验视频实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。

【ppt11】设计实验：探究电流通过导体产生热量与电流的关系问：影响电流通过导体产生热量的因素有三个，我们研究与电阻关系时，应该如何做？我们如何设计电路？预设回答：应该保持电流和通电时间相同。

请大家设计电路图：介绍实验器材：注意：右侧U型管中液面高度的变化是由右侧密封在容器内的电阻丝引起的。

观看演示实验或视频观察实验现象，分析得出实验结论通过视频让学生深刻掌握实验过程。

掌握实验过程的注意事项【ppt12】进行实验：实验视频实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。