科学探究：电流的热效应

沪科版九年级第十六章《电流做功与电功率》16.4 科学探究：电流的热效应【知识梳理】一、电流热效应1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。

2.探究电流产生的热量与哪些因素有关电热与通电时间的关系可以通过实验过程体现出来，对于某一个电阻丝所在容器，通电时间越长，温度升高的度数越高，说明通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。

在研究电流与电流关系的实验中，通过调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，发现电流越大，电阻所在容器温度上升的较高，说明在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生热量越多。

在研究电热与电阻关系的实验中，利用两个电阻串联的电流相等，电阻大的容器中的温度计升高的温度高，说明电流通过电阻产生热量多。

即在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。

通过本次实验可以得出电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关。

电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。

3.在设计电路时要利用控制变量的思想，电流、电阻和通电时间都能影响电热的大小，在探究其中一个物理量时，要控制其它量相同。

在探究电热与电阻关系时，要控制电流相同，结合串、并联电路的特点，利用串联电路电流相等，所以把两个阻值不同的电阻串联进行实验。

在探究电热与电流关系时，要控制电阻一定，电流不同，因而通过调节滑动变阻器改变通过电阻的电流。

4.本实验是利用电阻丝加热液体（煤油）来反映电流通过电阻产生热量的多少，现象比较明显，测量方便。

实验中也可以利用空气的热胀冷缩的性质，用密闭容器连接U型管，通过U型管两侧液面高度差的变化来比较放出热量多少。

二、焦耳定律1.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。

2.焦耳定律公式：Q=I2Rt。

式中单位Q→焦(J)；I→安(A)；R→欧(Ω)；t→秒。

3.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热)，则有W=Q，可用电功公式来计算Q，如电热器、纯电阻就是这样的。

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。

沪科版九年级全册物理教案：16.4 科学探究：电流的热效应作为一名经验丰富的幼儿园教师，我设计了这节幼儿园科学探究活动，主要目的是让孩子们了解电流的热效应，并培养他们的观察能力、动手能力和思考能力。

一、教学目标1. 让孩子们了解电流的热效应，知道电流通过导体时会产生热量。

2. 培养孩子们的观察能力、动手能力和思考能力。

3. 培养孩子们的团队协作能力和沟通能力。

二、教学难点与重点1. 教学难点：让孩子们理解电流的热效应，以及如何通过实验观察和验证电流的热效应。

2. 教学重点：让孩子们通过实验观察电流的热效应，并能够用语言描述观察到的现象。

三、教具与学具准备1. 教具：电流表、电压表、电阻丝、灯泡、导线、电源等。

2. 学具：记录本、画笔、剪刀、胶水等。

四、活动过程1. 引入：向孩子们介绍电流的热效应，引导他们思考电流为什么会产生热量。

2. 实验一：让孩子们观察电流通过电阻丝时产生的热量，让他们用语言描述观察到的现象。

3. 实验二：让孩子们观察电流通过灯泡时产生的热量，让他们用语言描述观察到的现象。

4. 实验三：让孩子们观察电流通过电流表时产生的热量，让他们用语言描述观察到的现象。

五、活动重难点1. 活动难点：让孩子们理解电流的热效应，以及如何通过实验观察和验证电流的热效应。

2. 活动重点：让孩子们通过实验观察电流的热效应，并能够用语言描述观察到的现象。

六、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：在活动中，孩子们对电流的热效应有了初步的了解，但在实验操作和观察方面还需要加强指导。

2. 拓展延伸：可以组织孩子们进行小制作，例如制作一个简单的电热器，让他们进一步了解电流的热效应。

通过这节活动，我希望孩子们能够掌握电流的热效应，并能够运用所学知识解决实际问题。

同时，我也希望通过这节活动，培养孩子们的观察能力、动手能力和思考能力，提高他们的科学素养。

重点和难点解析：在设计这节幼儿园科学探究活动时，我发现有几个重点和难点需要特别关注。

《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。

16.4科学探究：电流的热效应一、教学目标1. 知识与技能：(1)知道电流的热效应，电热与哪些因素有关；（2）理解焦耳定律的内容、公式、单位及其应用。

2. 过程与方法：探究电热影响因素，体会等效替代法和控制变量法。

3. 情感态度与价值观：介绍焦耳对电热探索的过程，引发学生勇攀科学高峰的热情。

二、课时安排2课时三、教学重点认识电流热效应；探究电热影响因素；理解及应用焦耳定律。

四、教学难点电热影响因素的实验设计；对焦耳电律的理解。

五、教学过程（一）导入新课生活中的物理：上周六，我们学校小伟同学的妈妈出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。

妈妈回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。

可是用手一摸电视后盖就发现，小伟刚看过电视。

你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗？同学们回答的很棒！生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。

今天我们就来研究电流的热效应。

（二）讲授新课师生交流：（1）家里还有哪些用电器通电后会发热？（2）课本P13页图15-9 中的家用电器有何共同点？我们使用这些电器是为了得到哪一种能量？学生归纳：教师总结：（1）电流热效应是每一种用电器使用时都会出现的；（2.）电热器就是主要利用电流热效应工作的装置。

2.活动：探究电热的影响因素（1）由生活现象引发思考：电热多少与什么有关？（2）大胆猜测：（3）设计实验：①器材装备：师生讨论：你想用什么样的用电器来产生电热？准备用什么器材比较出电热的不同？②方法确定：控制变量法转换法③电路连接：师生讨论：根据实验的要求，要控制变量，这两根电热丝应该怎样连接？如何改变电流的大小？④实验步骤：（4）进行实验：①介绍如图实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，A瓶中电阻丝的电阻比B瓶中的小，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，通过观察温度计示数的变化，就可以比较电流产生的热量的多少。

②分步实验：A．两个电阻串联，加热的时间相同，A瓶相对B瓶中的电阻较小，B瓶中的温度计示数变化的多。

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。