16.4 科学探究：电流的热效应

学生在此之前已经学习过欧姆定律,电能和电功率,已经具备了一定的知识基础,经过一个学期的物理电学的学习,学生也有了一定的探究能力和探究意识,但实验设计能力和归纳总结能力还需要进一步提高。

【知识与能力目标】

(1)知道什么是电流的热效应;
(2)知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定量关系;
(3)掌握焦耳定律的内容及其数学表达式;

【过程与方法目标】

（1）通过实验探究电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间的关系,培养学生设计实验、分析现象、得出结论等科学探究能力。
（2）通过实验探究,进一步学习控制变量法的科学研究方法。

【情感态度价值观目标】

通过实验,培养学生严谨的科学态度。通过对焦耳了解，学习其可贵的科学精神。

[来源:Zxxk.Com]

【教学重点】

探究实验探究电流产生热量与哪些因素有关

【教学难点】

焦耳定律的理解和应用

多媒体课件：PPT

实验器材：学生电源、导线、滑动变阻器、开关、电流表、烧瓶、不同阻值的电阻丝、温度计。

一、新课导入

以家庭使用电热毯不当引起火灾的案例引出电流的热效应

学生以家庭使用电热毯不当引起火灾为例,思考问题:为什么电热毯使用不当会引起火灾?引导学生思考电热毯将电能转化为内能,从而引出电流的热效应的概念

二、新课讲授

（一）、电流的热效应

1、电流通过导体时,会将电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。

2、电流的热效应在生活中的应用

电热毯就是利用电流的热效应制作的,通电后可以供人们取暖,那么生活中还有哪些用电器是利用电流热效应工作的?

电饭煲、热水器、电水壶等

（二）、探究电流产生热量与什么因素有关

提出问题：电流产生热量大小与什么因素有关呢?

猜想:通电时间

因为烧一壶水,通电时间越长,水的温度升高越多。

结合电炉丝工作时发热多而导线发热少的例子猜想与电阻有关

结合用电器过多引起火灾猜想与电流有关

提问：电流、电阻和时间都是可以测量,但是电流产生热量怎么测量呢?[

放出热量多少可以通过加热煤油(煤油比热容小,加热温度上升比较快,使实验现象更明显,缩短实验时间),观察煤油上升的温度来判断（转换法）

实验探究一：电流产生热量与通电时间的关系

教师引导学生阅读课本，按照课本电路图组装，进行实验，要求电阻和电流不变，改变加热时间，进行实验，结论实验数据，分析数据可知。

结论：在电阻和电流相同时, 通电时间越长,电流产生的热量越大。

实验探究二：电流产生热量与电流大小的关系

提问：怎么设计实验探究电流产生热量与电流的关系?如何控制电阻和通电时间相同,使电流不同呢?

学生阅读课本，了解如何控制电阻和通电时间相同,使电流不同。

教师引导学生按照课本图16-14安装，要求电阻和通电时间相同，通过移动滑动变阻器，改变电流进行实验，学生将数据记录在表格中,根据数据分析得出。得出结论

结论：在电阻和通电时间相同时,电流越大,电流产生的热量越大。

实验探究三：电流产生热量与电阻的关系

提问：怎么设计实验探究电流产生热量与电阻的关系?应该控制什么相同,什么不同?

学生讨论，教师引导得出：将阻值不同的两电阻串联(使两电阻中的电流相等),

分别加热质量相同的煤油,观察并记录相同时间后煤油的温度。

教师介绍仪器,让学生看秒表并每半分钟记录一次煤油的温度。根据数据总结结论。

结论：在电流和通电时间相同时,电阻越大,电阻产生的热量越大。

教师引导学生总结:电流越大,电阻越大,通电时间越长,电阻产生热量越多,介绍焦耳发现焦耳定律。

（三）、焦耳定律

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。

所以电热计算公式:Q=I2Rt

教师利用课件介绍焦耳，纪念他在物理学中做出的贡献和它的科学精神。

（四）、电热作用有害的一面

教师利用课件介绍哪些方面要降低电热的产生。

提问：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？你知道吗？

学生积极讨论，教师根据学生思考和回答的情况进行引导。

点拨：导线与电炉丝串联电流相等，但电炉丝的电阻比导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，在电流、通电时间相等时，电阻大的产生热量较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。

三、课堂小结

谈谈你对这一节课的收获

略。