科学探究：电流的热效应

科学探究：电流的热效应一、探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关1.电流的热效应（1）概念：电流通过导体,导体会发热的现象,叫做电流的热效应。

（2）实质：电流的热效应是一种普遍现象,只要用电器对电流有阻碍作用,电流流过用电器时就会发热,就会有电能转化为内能。

2.探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关（1）进行实验：①用液体（如煤油）温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。

②a.探究通过通电导体电阻的大小对产生热量的影响,可选择两段不同阻值的电阻丝R 1、R 2（R 1>R 2）,实验时,将两段电阻丝串联在电路中,以控制通电时间和通过两段电阻丝的电流大小相等。

b.探究通电导体中电流的大小对产生热量的影响,可控制通电时间和电阻丝的阻值不变,使通过电阻丝的电流大小改变。

实验时,通过调节串联在电路中的滑动变阻器来改变电路中电流的大小。

（2）实验电路图和装置（如图1所示）甲乙（3①按图甲所示的电路图连接电路,通电一定时间后,切断电源,分别观测不同电阻丝所在液体温度的变化。

②控制通电时间相等,调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小,观测其中一段电阻丝（如R 1）所在液体温度的变化。

③保持通过电阻丝的电流大小不变,改变通电时间,观测其中一段电阻丝（如R 1）所在液体温度的变化。

（4）实验结论：当电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多；当电流和通电时间一定时,导体的电阻越大,导体产生的热量就越多。

当电流和电阻一定时,通电时间越长,导体产生的热量就越多。

即：电流通过导体产生的热量与导体本身的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。

【学法技巧】控制变量法和转换法的应用1.控制变量法：探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻的关系时,要控制电流和通电时间相等；探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系时,要控制电阻和通电时间相等。

2.转换法：在探究电流产生的热量与哪些因素有关时,产生热量的多少是不能直接观察的,但我们可以利用转换法,通过观察煤油升高的温度来判断导体产生热量的多少。

《科学探究：电流的热效应》精讲精析一、探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关1.电流的热效应（1）概念：电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。

（2）实质：电流的热效应是一种普遍现象，只要用电器对电流有阻碍作用，电流流过用电器时就会发热，就会有电能转化为内能。

2.探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关（1）进行实验：①用液体（如煤油）温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。

②a.探究通过通电导体电阻的大小对产生热量的影响，可选择两段不同阻值的电阻丝R1、R2（R1>R2），实验时，将两段电阻丝串联在电路中，以控制通电时间和通过两段电阻丝的电流大小相等。

b.探究通电导体中电流的大小对产生热量的影响，可控制通电时间和电阻丝的阻值不变，使通过电阻丝的电流大小改变。

实验时，通过调节串联在电路中的滑动变阻器来改变电路中电流的大小。

（2）实验电路图和装置（如图1所示）甲乙（3）实验步骤：①按图甲所示的电路图连接电路，通电一定时间后，切断电源，分别观测不同电阻丝所在液体温度的变化。

②控制通电时间相等，调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小，观测其中一段电阻丝（如R1）所在液体温度的变化。

③保持通过电阻丝的电流大小不变，改变通电时间，观测其中一段电阻丝（如R1）所在液体温度的变化。

（4）实验结论：当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多；当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量就越多。

当电流和电阻一定时，通电时间越长，导体产生的热量就越多。

即：电流通过导体产生的热量与导体本身的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。

【学法技巧】控制变量法和转换法的应用1.控制变量法：探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻的关系时，要控制电流和通电时间相等；探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系时，要控制电阻和通电时间相等。

2.转换法：在探究电流产生的热量与哪些因素有关时，产生热量的多少是不能直接观察的，但我们可以利用转换法，通过观察煤油升高的温度来判断导体产生热量的多少。

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。

《科学探究：电流的热效应》教学设计一、教学目标1. 知识目标- 知道电流的热效应，能举例说明哪些电器是利用电流热效应工作的。

- 理解焦耳定律的内容、公式，能运用焦耳定律进行简单的计算。

- 了解电热的利用和防止。

2. 能力目标- 通过探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关的实验，培养学生的观察能力、实验操作能力、分析归纳能力和逻辑思维能力。

- 通过对焦耳定律公式的推导和应用，提高学生运用数学知识解决物理问题的能力。

3. 情感态度与价值观目标- 激发学生对物理学科的兴趣，培养学生实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。

- 让学生体会物理知识与生活的紧密联系，增强学生将物理知识应用于生活实际的意识。

二、学情分析1. 已有知识基础- 学生在之前已经学习了电流、电压、电阻等电学基本概念，以及欧姆定律等相关知识，这为学习电流的热效应和焦耳定律奠定了基础。

2. 学习能力- 九年级的学生已经具备了一定的实验探究能力和逻辑思维能力，但在设计实验方案、控制变量以及对实验结果进行深入分析等方面还需要进一步的引导和锻炼。

3. 兴趣爱好- 这个年龄段的学生对生活中的电器设备比较感兴趣，如电暖器、电炉等，利用他们对这些电器的好奇心，可以更好地引导他们学习电流的热效应。

4. 学习风格- 大部分学生比较喜欢直观、形象的教学方式，通过实验演示和生活实例能更好地帮助他们理解抽象的物理概念。

三、教学重难点1. 教学重点- 焦耳定律的内容、公式及其应用。

- 探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关的实验。

2. 教学难点- 理解焦耳定律公式中各物理量之间的关系，并能正确运用公式进行计算。

- 在探究实验中，如何控制变量并对实验结果进行准确的分析和归纳。

四、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法、演示法五、教学过程（一）导入新课同学们，我给你们讲个我自己的事儿啊。

有一次冬天，我在家特别冷，就把电暖器打开了。

过了一会儿，我发现电暖器周围特别暖和，我就好奇啊，这电暖器怎么就把周围弄得这么暖和呢？而且我还发现，这电暖器用的时间长了，它自己也会变得特别烫。

第四节科学探究：电流的热效应1．知道电流的热效应；2．理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用．重点焦耳定律的理解及应用．难点做好演示实验，给学生一直观印象电流的热效应演示器一台，220 V电源、火柴、电阻丝、泡沫塑料块等及多媒体．一、创设情境，导入新知老师出示一些电器的图片，让学生观察．【提出问题】：①比较它们有何例外？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？④电能在转化为其他形式能的时候，为什么都要发热？影响它们发热的因素是什么？⑤它们发热时有什么规律？二、自主合作，感受新知1．电流的热效应．2．探究：电流产生的热跟哪些因素有关呢？3．焦耳定律．4．电热的利用和防止．三、xx互动，理解新知1．电流的热效应电流通过导体时，电能要转化成热，我们把这种现象叫做电流的热效应．2．探究：电流产生的热跟哪些因素有关呢【猜想】(1)可能与电压有关，因为电压越大，电炉中产生的热越多；(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；(3)可能跟电流有关，因为常听说，电流大简易引发火灾．电流、电压和电阻三个量之间是有联系的，明确了两个量就可以再确定另外一个量，故我们研究电流、电阻与导体产生热量的关系就可以了．【设计实验】应采用控制变量的方法(1)如何控制电流一定时电阻的变化？(2)如何控制电阻一定时电流的变化？(3)如何比较电流产生热的多少？进行演示实验介绍课本上实验．现象与结论：(1)在通电电源的通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生热就越多．(2)在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生热就越多．3．焦耳定律英国物理学家焦耳通过大量的实验于1840年最先精准地确定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发热功率与电流、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．其公式为：Q＝I2Rt.公式中的电流I的单位要用安培(A)，电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳(J)．介绍焦耳的生平，对学生进行爱科学的教育，激发学生的学习积极性．4．电热的利用和防止(1)任何用电器工作时都是产生电热．因为用电器都是由一定阻值的导体组成的，导体中或多或少都有电阻，所以电流通过这些电阻时都会发热．(2)电热的利用凡是加热的装置都利用了电热．请大家举一些例子说明．(3)电热的防止不想把电能转化为热能，而想转化为机械能、化学等装置的用电器都需要防止电热的产生．如电视机的散热窗、电动机的散热风扇等．四、尝试练习，掌握新知1．电流通过导体时，将电能转化为________能的现象，叫做电流的热效应，日常生活中用的________等就是利用电流的热效应的用电器．2．电流通过导体产生的热量跟电流的________成正比，跟导体的________成正比，跟________成正比，这个规律叫做焦耳定律．3．大功率晶体管上附有散热片，电视机外壳有散热窗，大型变压器四周设散热油管的目的是________．五、课堂小结，梳理新知本节课我们学习了电热产生的原因，及影响电热产生多少的因素，电热的利用和防止等知识．实验的设计时我们一定要有控制变量的思想，在说明一个物理量与另一个物理量之间关系时，一定要强调其条件，是在什么量不变的情况下才有这样的关系，使自己的叙述更加周密．焦耳定律的内容与该节知识很贴近，我们略一转化就可以得出焦耳定律的内容．但本质上电流产生的热与电阻的关系更具有简单易记、精准明了的特点，只不过它没有了出名物理学所赋予的光环．六、深化练习，巩固新知动手动脑学物理：1、2七、开放练习，拓展新知1．有三个用电器，其中一个为“220 V60 W”的电风扇，一个为“220 V60 W”的白炽灯，另一个是“22060 W”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个小电器产生的热量()A．电风扇最多B．白炽灯最多C．电热器最多D．都一样2．下列情况中属于防止电热危害的是()A．电视机背后有散热窗B．家用电器长时间停用，隔一段时间应通电一次C．家庭电路大凡安装自动保护装置，当电流过大时，自动切断电路D．大型爆破工程，用电热装置引发炸药3．将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2xx，若R1＝5R2，通电后问哪根火柴先被点燃(A．在R 1上的火柴B．在R2上的火柴C．同时点燃D．无法确定)V。