物理九年级上册（2024）15.4 焦耳定律教案设计

这是一份物理九年级上册（2024）15.4 焦耳定律教案设计，共5页。教案主要包含了知识要求，教学重难点，拓展延伸等内容，欢迎下载使用。
【知识要求】
1.通过实验，了解焦耳定律。
2.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
【教学重难点】
1.电流产生的热量跟电阻、电流大小之间关系的探究。
2.理解焦耳定律。
焦耳定律演示器、学生电源、开关、滑动变阻器
教师展示电热水壶、电暖手宝等图片并提出问题：电流通过这些用电器做功，将电能转化成什么形式的能量？
一、电流的热效应
1.定义：电流通过导体时，导体会发热的现象。
2.能量转化：电能转化成内能。
教师提问：电流通过导体时放出的热量跟什么因素有关？
二、通电导体产生的热量与哪些因素有关
1.学生讨论并说出自己的猜想与假设
（1）根据日常生活经验可知，通电导体产生的热量可能与电流的大小以及通电时间有关。
（2）通电导体产生的热量可能与电阻的大小有关。
教师引导学生完成课本“活动”（或观看PPT视频），并思考以下问题：
a.要研究通电导体产生的热量与电流、电阻以及通电时间的关系，应采取什么研究方法？
b.怎样比较导体产生热量的多少？这种方法叫什么？
c.实验中是通过什么方式来控制通电时间与电流相同？
学生思考后回答：控制变量法和转换法；实验中是通过比较U形管两边液面的高度差来比较导体产生的热量多少；实验中是将两个电阻丝串联来达到通电时间与电流相同。
2.通过实验，小组讨论并归纳结论
（1）通过导体的电流一定时，通电导体的电阻越大，导体产生的热量越多。
（2）电阻一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
（3）实验还表明，通电时间越长，产生的热量越多。
综上所述，通电导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。
例题讲解：
【例1】下图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A.电饭锅B.笔记本电脑
C.电风扇D.电视机
【解析】电饭锅工作时将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的；笔记本电脑和电视机工作时把电能主要转化为声能和光能，不是利用电流的热效应来工作的；电风扇工作时把电能主要转化为机械能，不是利用电流的热效应来工作的。
【答案】A
【例2】下图所示的是探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。下列选项是关于此实验的一些描述，其中正确的是（ ）
A.在图甲中，探究的是电流产生的热量与电阻的关系
B.在图乙中，探究的是电流产生的热量与电阻的关系
C.在图甲中，闭合开关一段时间后，A瓶中温度计的示数更高
D.图乙只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系
【解析】探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，需利用控制变量法。图甲中两个电阻丝串联，电流和通电时间相同，电阻不同，所以探究的是电流产生的热量与电阻的关系；电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多，图甲A瓶中的电阻丝电阻小，产生的热量少，温度计的示数低一些；图乙中只有一个电阻丝，电阻相同，可利用滑动变阻器改变电路中的电流，所以探究的是电流产生的热量与电流大小的关系，还可以用来探究电流产生的热量与通电时间的关系，故A正确。
【答案】A
【拓展延伸】在探究电流产生的热量与哪些因素有关时，除采用控制变量法外，还采用了转换法，即将电流产生热量的多少转换为温度计示数的高低，从而使实验现象更具体、更易于观察。
三、焦耳定律
1.内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
2.公式：Q＝I2Rt，其中I表示电流（A），R表示电阻（Ω），t表示时间（s）。
3.推导公式：Q＝W＝UIt＝Pt＝U2Rt（适用于纯电阻电路）
例题讲解：
【例3】某导体的电阻是8Ω，通过它的电流为0.5A时，它两端的电压为 V，1min内电流产生的热量是 J。
【解析】导体两端的电压U＝IR＝0.5A×8Ω＝4V，1min内电流产生的热量Q＝I2Rt＝（0.5A）2×8Ω×60s＝120J。
【答案】4 120
【例4】一台线圈电阻为0.3Ω的电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A。在2min内电流产生的热量是 J，转化成的机械能是 J。
【解析】电动机工作时消耗的电能，一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。电流通过电动机做功W＝UIt＝12V×0.5A×2×60s＝720J，电流通过线圈产生的热量Q＝I2Rt＝（0.5A）2×0.3Ω×2×60s＝9J，所以转化成的机械能W机械＝W－Q＝720J－9J＝711J。
【答案】9 711
四、电流热效应的应用与控制
教师展示课本图15－4－5中的图片，引导学生观看PPT视频：电熨斗、电热水壶、电吹风、电饭煲……
教师提问：哪些用电器是利用它来产生热量？哪些用电器是不希望它产生热量？
学生回答：……
讨论：你还知道哪些利用和防止电热的实例？特别是防止电热的产生，采取了什么措施？请列举两三例。
例题讲解：
【例5】下列用来防止电热造成危害的装置是（ ）
A.电烤箱的金属加热管
B.电动机外壳的散热片
C.电熨斗的金属外壳
D.电暖气上的散热板
【解析】A、C、D中出现的都是电热器，工作时利用电热，而电动机工作时，主要把电能转化为机械能，为了防止电热造成危害，电动机工作时需要散热。
【答案】B
【例6】将一台“220V 100W”的电风扇、一个“220V 100W”的充电器、一把“220V 100W”的电烙铁分别接到220V的电源上。在相同的时间内，电流通过它们产生的热量最多的是（ ）
A.电烙铁B.充电器
C.电风扇D.一样多
【解析】三种用电器，它们的额定电压相同，额定功率相同，由公式W＝Pt可知，在相同的时间内，它们消耗的电能是相等的。但电风扇工作时，电能主要转化为机械能，充电器工作时，电能主要转化为化学能，只有电烙铁工作时，电能全部转化为内能，故电流通过它们产生热量最多的是电烙铁。
【答案】A
15.4 焦耳定律
焦耳
定律焦耳定律探究电流产生热量的影响因素焦耳定律的内容计算公式：Q＝I2Rt电流热效应电热器能量转化电热的危害和控制