北师大版（2024）第三节 电流的热效应精品教学设计

这是一份北师大版（2024）第三节 电流的热效应精品教学设计，共21页。教案主要包含了基础信息，四维教学目标，教学重难点，教学过程，课堂趣味思考题，科学家彩蛋等内容，欢迎下载使用。
课题：13.3 电流的热效应
课时：1 课时
教材版本：2024 版北师大九年级全一册
前置知识：电功、电功率、欧姆定律、控制变量法、转换法
教学器材：PPT 课件、电水壶、电烙铁图片、焦耳定律实验装置（烧瓶、电阻丝、U 形管压强计、电源）
二、四维教学目标
（一）物理观念
知道电流的热效应：电流通过导体，电能转化为内能的现象。
通过实验，理解电流产生热量与电流、电阻、通电时间三个因素有关。
掌握焦耳定律内容、公式Q=I2Rt，知道各物理量单位，会简单计算电热。
能够区分电热的利用和电热的危害，了解生活中的电热应用与散热措施。
分清纯电阻与非纯电阻用电器：非纯电阻电路，消耗电能大于产生热量。【思维训练▲】
（二）科学思维【思维训练▲】
实验中运用控制变量法、转换法：U 形管液面高度差反映产生热量多少。
母题训练：对比电水壶通电时，电热丝很热、导线几乎不发热的现象，利用焦耳定律解释生活现象。
辨析：用电器消耗电能W和产生电热Q，纯电阻电路W=Q；电动机类非纯电阻W>Q。
（三）科学探究
完整经历探究实验：猜想→设计方案→收集证据→分析论证。
掌握三组对比实验：
①电流、电阻相同，探究热量与通电时间；
②电流、时间相同，探究热量与电阻；
③电阻、时间相同，探究热量与电流。
能看懂 U 形管压强计实验装置，识别变量，根据液面高度差得到实验结论。
（四）情感态度价值观
联系家庭电热器、插座过载起火，建立安全用电意识。
通过焦耳的科学史料，体会科学探究反复实验、严谨求证的科学精神。
三、教学重难点
重点：电流热效应；焦耳定律Q=I2Rt；探究电热影响因素实验。
难点【思维训练▲】：焦耳定律实验变量控制；区分纯电阻、非纯电阻；解释生活电热现象。
四、教学过程（五步教学法，45 分钟）
环节一 情景导入（5min）
展示教材图片：电暖器、电烤箱、电热水壶。
演示举例：电视机工作后盖发热，电脑主机需要风扇散热。
小结：电流通过导体，导体发热，电能转化内能，这个现象叫做电流的热效应，引出本节课。
环节二 新知讲授与实验探究（18min）
1、电流的热效应
定义：电流通过导体时会产生热量，电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
抛出探究问题：电流产生热量多少，和哪些因素有关系？
学生猜想：电流大小、导体电阻、通电时间。
2、实验探究：探究影响电流热效应的因素
实验方法：控制变量法 + 转换法【思维训练▲】
转换法说明：密闭盒内电阻丝发热，空气受热膨胀，U 形管两侧液面高度差，反映产生热量多少；液面高度差越大，产生热量越多。
实验①：探究热量与通电时间关系
条件：同一根电阻丝，电流、电阻不变，改变通电时间。
现象：通电时间越长，U 形管液面高度差越大。
结论：电流、电阻一定，通电时间越长，导体产生热量越多。
实验②：探究热量与电阻的关系（教材甲图，串联）
条件：电流大小、通电时间相同；电阻阻值不同，串联保证电流相等。
现象：电阻大的一侧，U 形管液面高度差更大。
结论：电流、通电时间相同时，导体电阻越大，产生热量越多。
实验③：探究热量与电流的关系（教材乙图）
条件：电阻、通电时间相同；改变电流大小；盒内 5Ω 电阻，外部并联 5Ω 电阻分流，使通过盒内电阻电流变小。
现象：电流更大的那一侧，U 形管液面高度差更大。
结论：电阻、通电时间相同时，通过导体电流越大，产生热量越多。
填空汇总（教材原文）
在电热丝阻值和电流大小相同的条件下，通电时间越长，液体温度升高得越高，表明电流产生的热量越多。
在电流大小和通电时间相同的条件下，电热丝的阻值越大，液体的温度升高得越高，表明电流产生的热量越多。
在电热丝阻值和通电时间相同的条件下，通过电热丝的电流越大，液体的温度升高得越高，表明电流产生的热量越多。
3、焦耳定律
大量实验总结：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，叫做焦耳定律。
公式：Q=I2Rt
单位：I（A）；R（Ω）；t（s）；Q（J）
纯电阻用电器（电水壶、电烙铁）：电能全部转化内能，W=Q；
非纯电阻用电器（电风扇、电动机）：电能一部分变内能，大部分转化机械能，消耗电能W>Q，电热只能用Q=I2Rt计算，不能用Q=W。
4、电流热效应的利用与危害
✅利用（电热器）：电暖器、电烤箱、电熨斗、电热蚊香器，把电能转化内能。
❌危害：电脑、电动机、电视机工作发热，浪费电能，温度过高烧坏元件。
散热措施：散热孔、散热片、散热风扇（教材配图）。
交流讨论（教材）
列举生活电热利用、散热实例。
电热水壶烧水 VS 燃气灶烧水，从能量利用、环保、经济角度对比。
小结：电加热清洁无污染；燃气灶能量来自化石能源，会排放废气，但部分场景热效率高。
拓展阅读简单介绍焦耳、焦耳‑楞次定律，了解科学家探究历程，不做计算。
环节三 当堂分层训练（12min）
1.【基础选择】额定功率相同电风扇、笔记本、电烙铁、空气净化器，相同时间工作，产生热量最多（ ）
A. 电风扇 B. 笔记本电脑 C. 电烙铁 D. 空气净化器
答案：C
解析：电烙铁属于纯电阻，电能几乎全部转化热量；其余大部分电能转化其他形式能。
2.【中档计算】某电热杯额定电压 220V，额定功率 300W，正常工作。求：①2s 消耗电能；②1min 产生热量。
解：纯电阻电路，Q=W
W=Pt=300W×2s=600J
Q=W′=Pt′=300W×60s=18000J
答：2s 消耗电能 600J；1min 产生热量 18000J。
3.【实验题】U 形管焦耳实验
（1）甲图两电阻丝串联，控制电流、时间相同，探究电热和电阻关系；10Ω 电阻一侧液面高度差大。
（2）乙图，盒内电阻相同，外部并联电阻分流，探究电热和电流关系；左侧盒内电流大，液面高度差更大。
4.【拔高简答】插排标明最大功率，总功率超过最大值容易引发火灾，结合焦耳定律分析原因。
环节四 课堂小结（7min）
1. 电流热效应：电能转化为内能。
2. 电热多少的影响因素：电流、电阻、通电时间；实验：控制变量、转换法。
3. 焦耳定律Q=I2Rt。
4. 电热利用与散热防护；区分纯电阻、非纯电阻。
环节五 布置作业（3min）
1. 完成教材自我检测全部习题；
2. 观察家里用电器，找出 2 个电热利用、2 个散热设计实例；
3. 阅读拓展阅读，简单思考科学研究特点。
板书设计
13.3 电流的热效应
1. 电流热效应：电能→内能
2. 影响因素：电流、电阻、通电时间
实验方法：控制变量法、转换法
3. 焦耳定律
Q=I2Rt
Q：焦耳 (J)；I：安 (A)；R：欧 (Ω)；t：秒 (s)
4. 纯电阻：W=Q；非纯电阻：W>Q
5. 应用：电热器
危害：过热损坏；散热：散热孔、风扇、散热片
教学补充备注
本节课不额外推导Q=U2Rt，计算优先课本Q=I2Rt；
重点讲乙图分流实验，学生很难理解，上课要讲清楚并联电阻的分流作用；
一定要区分纯电阻与非纯电阻，是考试高频坑点；
结合插座过载起火，落实安全用电的情感目标。
13.3《电流的热效应》配套增值文档 1【彩蛋拓展素材】
一、课堂趣味导入彩蛋（可直接放 PPT 弹窗）
生活灵魂拷问（全班互动）
为什么大功率电水壶、电磁炉电源线都又粗又短？
原理彩蛋：导线越粗电阻越小、越短电阻越小，根据 Q=I2Rt，导线发热极少，避免电线起火。
反差趣味现象
同样串联电路：
电热丝 —— 滚烫发红
连接导线 —— 几乎常温
电流完全一样，发热天差地别，根源只有一个：电阻不同。
二、教材实验深度拓展（考试必考彩蛋）
1. U 形管实验 “转换法” 深层逻辑
不直接测温度、不直接测热量，
通过 空气受热膨胀→液面高度差→反映产热多少
优点：现象放大、直观、误差更小，初中物理最标准电热实验。
2. 乙图分流实验难点拆解（学生最懵考点）
内外两个 5Ω 电阻并联分流
→ 盒内电阻电流变小
→ 控制电阻、时间相同，只改变电流
完美实现 “探究电热与电流关系”。
三、纯电阻、非纯电阻终极辨析（高频考题彩蛋）
1. 纯电阻（电能全部变内能）
电热毯、电饭煲、电烙铁、电热水壶、电阻丝
公式通用：W=Q
2. 非纯电阻（大部分变机械能 / 光能，少量发热）
电风扇、电动机、手机、电视机、LED 灯
公式严格区分：
总消耗电能：W=UIt
产生热量只能用：Q=I2Rt
严禁混用公式！
四、生活科技拓展
保险丝原理：电流过大→产热过多→熔断保护电路（焦耳定律实际安防应用）
手机快充发烫：充电电流大，根据 Q=I2Rt，热量激增，所以快充必须配散热
空调外机风扇：专门给电路、压缩机散热，防止热效应损坏设备
五、课堂趣味思考题（留白思考）
两个电阻串联，谁更热？（大电阻更热）
两个电阻并联，谁更热？（小电阻更热，拓展拔高）
电流越大发热越多，为什么短路最危险？
六、科学家彩蛋：焦耳人物拓展
焦耳耗时数十年，通过大量精密实验，排除温度、环境、器材误差，最终定量得出电热计算公式。体现：物理规律来源于无数次实验验证。
13.3《电流的热效应》配套增值文档 2【学情反思与教学复盘】
一、整体学情分析
本节课是电学最后一个核心计算 + 实验综合考点，学生学情特点非常固定：
基础概念容易听懂，实验逻辑极易混乱
尤其是乙图 “并联分流改变电流” 的实验设计，九年级学生普遍看不懂分流原理，是本节课最大难点。
公式混淆严重
学生会随意混用 W=UIt、Q=I2Rt，分不清什么时候相等、什么时候不相等。
生活经验误导学生
学生直觉认为：电压越大越热、功率越大越热
忽略：电热的决定式是电流、电阻、时间，不是电压功率。
二、本节课高频易错点（精准踩坑清单）
易错 1：公式乱用
❌非纯电阻电路：用 Q=W=UIt 计算热量
✅正确：任何电路求电热，唯一万能公式 Q=I2Rt
易错 2：串联、并联电热判断混乱
串联：电流相等 → 电阻越大越热
并联：电压相等 → 电阻越小越热
学生最容易两张情况记反。
易错 3：实验变量判断错误
甲图：探究电热与电阻关系
乙图：探究电热与电流关系
大量考试丢分：甲乙实验探究变量写反。
易错 4：认为 “做功多 = 发热多”
电动机消耗电能很多，但发热很少，大部分能量转化为机械能。
易错 5：不懂导线不发热原因
误以为导线没有电流、没有电阻
真实原因：导线电阻极小，产热可以忽略。
三、课堂生成性问题预判
学生提问：
为什么电热公式是 I2Rt，不是 U2t/R？
教学引导：
Q=I2Rt 是实验得出的定义式，万能通用
其他公式都是推导式、有适用条件。
学生疑惑：
为什么并联分流能改变盒内电流？
教学引导：
并联分担电流，总电流不变，盒内电阻电流减小，实现单一变量改变。
四、教学改进建议
实验必须分步拆解
甲图、乙图分开讲，不一次性呈现，避免学生逻辑混乱。
必须反复强化一句金句（中考保命句式）
**求电热万能公式：Q=I2Rt
纯电阻：W=Q
非纯电阻：W＞Q**
生活现象优先讲公式
用 “电水壶热、导线不热” 贯穿整节课，降低抽象难度。
分层教学适配
中等生：掌握实验结论、公式基础计算、纯电阻判断
优生：可拓展串并联电热对比、过载火灾分析题
五、命题与作业指导
本章必考：电热实验变量辨析、纯非纯电阻辨析、生活电热解释题、简单焦耳计算。
严禁超纲：本课时不引入复杂推导公式，严格贴合 2024 北师大新版教材。
安全考点必渗透：家庭电路过载、短路发热起火，是期末必考情境题。
苏格拉底提问：电水壶电热丝发热，和它串联的导线为什么几乎不热？
苏格拉底提问：电水壶烧水，通电之后电热丝热得发红，连接它的导线温度却不高，导线中同样有电流通过，为什么发热差距这么大？
苏格拉底提问：电水壶电热丝电阻很大，导线电阻很小，串联电流一样，所以电热丝产生热量远大于导线，呼应课堂导入问题。
【思维训练▲重点辨析】
参考答案：电源电压不变，总功率过大，电路总电流过大；导线电阻一定，根据Q=I2Rt，电流越大，相同时间导线产生热量越多，温度升高引燃绝缘层，引发火灾。