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第4节焦耳定律教学目标一、知识与技能1.知道在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比。2.知道利用电热和防止电热的场合和方法。二、过程和方法通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能力。三、情感、态度与价值观通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的。教学重点：通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系。教学难点：组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论。教学准备：烧瓶、温度计、铜丝、电炉丝、导线、煤油、电源、电炉、电熨斗、热得快等电热器。教学过程一、引入新课同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电能变成热能的例子。通过对电能的学习，大家已经了解电流通过导体时，导体会发热，谁还记得这是电流的什么效应？这叫电流的热效应。在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡发热。有没有同学触摸过导线，连接小灯泡的导线热不热。同学们有没有考虑过这样的问题：导线和用电器中流过的电流相同吗？相同。导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热，这是为什么？今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关。二、新课学习1.电流的热效应演示1同学们四人一组，选择你们面前的仪器设计实验，讨论如何做，有什么问题可以提出来。你知道为什么要用煤油，用水不可以做吗？为什么是等量的煤油，不是等量的行吗？其实完全可以用水来代替煤油，只不过时间可能要长一些才能从温度计上读出温度值。原因同学们在后续课程中将会找到答案。不过只有等量的煤油，才能通过它们的温度讨论电流产生的热量。这样的方法应该是控制变量法。同学们如果没有什么问题，可以开始实验。学生实验，教师巡视，提醒同学们注意安全。现象：两个瓶中温度不同，浸泡着镍铬合金丝的瓶中温度计指示的温度高。分析：煤油温度高，说明煤油中的金属丝产生的热量多。即电阻大的金属丝产生热量较多。结论：实验表明，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。演示2现象：两次瓶中温度不同，通过的电流大的瓶中温度计指示的温度高。分析：通过电流大的金属丝产生热量较多。结论：实验表明，在通电时间一定，电阻相同的情况下，通过电流大时，镍铬合金丝产生的热量越多。为什么把金属丝做成螺旋状，直的不行吗？请同学们看下面的演示。如图，电阻丝和铜丝各一段，在木架上串联后接入电压为4～6V的蓄电池组上。同时将相同的泡沫塑料板与电阻丝和铜丝接触（过一会）。和电阻丝接触的塑料泡沫板被烧熔切开，和铜丝接触的没有切开。这说明电阻丝产生的热量多。就是说在电流相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。但是不能忽视了一个重要条件：从实验时间考虑。电阻丝和铜丝在同一个串联电路中，它们工作的时间相同。应该说，在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。也可以说在电流相同的情况下，电阻越大，产生热量的功率越大。电阻所以发热，是因为消耗了电能。2.焦耳定律通过刚才的实验我们知道通电后产生的热量和电阻、通过的电流、通电时间有关系。具体的数量关系是怎么样的？物理学家焦耳在1840年就确定了他们的关系，也就是著名的焦耳定律。引导学生写出电功率的表达式,利用欧姆定律，将二式中U消去，可以得到产生的热量也就是在通电时间内，电流对电阻做的功。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，这就是著名的欧姆定律。符号的意义及其单位：例题：一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演。解：由题知：R=60ΩU=36Vt=5min=300s(注意时间的单位是s)同学们在演算过程中，教师要提醒大家注意：代入计算的时候，要将电流的单位“A”一起平方。我们通过实验、观察、利用公式推导得出了电流热效应跟电阻大小的关系。同学们现在能不能回答本节开始时的问题？导线和用电器（电炉或电饭锅或电灯）中通过的电流相同，但是导线的电阻较小，而那些电器的电阻较大，所以，那些电器发热，而导线几乎感觉不到热。3.电热的利用和防止生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的。关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉。刚刚举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器。同学们知道了利用电热的好处，但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要设法防止。电视机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，还会烧坏电机。有些导体上的绝缘材料会因温度过高，使绝缘材料迅速老化，甚至烧坏。电视机开的时间长了会发热.电视机后盖上有许多孔，就是为了能通风散热。电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害。老师用的投影仪上也装有小风扇，也是为了快点散热。农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会，等凉了再用，是为了防止电热可能造成的危害。同学们对电热的危害及防止了解的还真不少。老师这儿有一份电器的说明书，请大家仔细阅读，并分析说明其中的道理。教师引导学生着重注意以下内容：将电器置于通风良好处；勿使电器淋雨或受潮，长期不用的电器隔一段时间应该通电一次。电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害。电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用。长期不用的电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用。三、小结本节课我们学习了如下知识1．电流的热效应2．焦耳定律3．电热的利用及防止四、板书设计第四节焦耳定律一、电流的热效应：三、焦耳定律1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。2、公式：Q=I²Rt3、与消耗电能的关系：Q=W（纯电阻电路）四、电热的利用和防止电热器的优点:清洁卫生，效率高，方便调温。防止措施：设法散热（1）加散热窗（2）加风扇