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2019-2020年九年級(jí)物理全冊(cè)《18.4 焦耳定律》教案 新人教版 學(xué)習(xí)目標(biāo):1．知道電流的熱效應(yīng)，知道利用和防止電熱的場(chǎng)合和方法。 2．能理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位。并且會(huì)運(yùn)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 3.知道科學(xué)研究中常用的轉(zhuǎn)換法和控制變量法在本節(jié)實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用。 4.體會(huì)科學(xué)探究過(guò)程。 重點(diǎn)：電流產(chǎn)生的熱量跟電阻、電流、通電時(shí)間的關(guān)系。 難點(diǎn)：理解焦耳定律。運(yùn)用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。 導(dǎo)學(xué)過(guò)程： 電流的熱效應(yīng) 問(wèn)題1.燈泡發(fā)光一段時(shí)間后,用手觸摸燈泡,有什么感覺(jué)?為什么? 問(wèn)題2電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后,用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺(jué)?為什么? 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),電能要轉(zhuǎn)化成熱,我們把這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 電能在轉(zhuǎn)化為其他形式能的時(shí)候,為什么都要發(fā)熱?影響它們發(fā)熱的因素是什么? 1.可能與電壓有關(guān),因?yàn)殡妷涸酱?電爐中產(chǎn)生的熱越多; 2.可能與電阻有關(guān),因?yàn)殡姞t絲發(fā)熱,而跟電爐絲相連的銅導(dǎo)線(xiàn)卻不太熱; 3.可能跟電流有關(guān),因?yàn)槌Ｂ?tīng)說(shuō),電流大容易引發(fā)火災(zāi)。 電流、電壓和電阻三個(gè)量之間是有聯(lián)系的,明確了二個(gè)量就可以再確定另外一個(gè)量,故我們研究電流、電阻與導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的關(guān)系就可以了。 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】應(yīng)采用控制變量法 討論：1.如何研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系? 找兩個(gè)電阻R1,R2串聯(lián)，電流相同，時(shí)間相同，R1和R2電阻不同，電流產(chǎn)生的熱量不同 2.如何研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系?調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變通過(guò)電阻的電流，保持電阻不變，通電時(shí)間不變，電流產(chǎn)生的熱量不同 3.如何比較電流產(chǎn)生熱量的多少?(轉(zhuǎn)換法) 比較瓶?jī)?nèi)煤油升高的溫度，煤油的溫度升高的高，則電流產(chǎn)生的熱量多 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 在甲、乙兩個(gè)瓶子里裝著質(zhì)量相等的煤油，瓶?jī)?nèi)各安裝一根電阻絲(如圖所示)。 兩瓶中電阻絲的電阻分別為R甲＝10、R乙＝20。兩瓶中各插入了一支溫度計(jì)。在測(cè)量?jī)善棵河偷臏囟群?，閉合開(kāi)關(guān)，通電100s后再記錄兩瓶煤油的溫度，得到溫度的升高量。把通電時(shí)間和溫度升高量填在表中，這就是表中的第1組和第3組數(shù)據(jù)。然后，通電時(shí)間改為200s，重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，獲得第2組和第4組數(shù)據(jù)并填在表中。 如果想探究“同一導(dǎo)體，在通電電流不變時(shí)，其發(fā)出的熱量和加熱時(shí)間有什么關(guān)系”，應(yīng)對(duì)比哪兩組數(shù)據(jù)?可得出什么結(jié)論? 1、2組或3、4組，結(jié)論：在電流相同，電阻相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多。 (2)如果想探究“兩個(gè)不同的導(dǎo)體，在通電電流和通電時(shí)間都相等時(shí)，其發(fā)出的熱量和導(dǎo)體的電阻大小有什么關(guān)系”，應(yīng)對(duì)比哪兩組數(shù)據(jù)?可得出什么結(jié)論? 1、3組或2、4組，結(jié)論：在電流相同，通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 隨后，調(diào)節(jié)了滑動(dòng)變阻器，使通電電流增大為原來(lái)2倍，重新進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，記錄兩瓶煤油溫度的升高量和加熱時(shí)間的數(shù)據(jù)如下。 (3)如果想探究“同一導(dǎo)體(電阻不變)，在通電時(shí)間相等時(shí)，其發(fā)出的熱量和通過(guò)的電流大小有什么關(guān)系”，應(yīng)對(duì)比哪兩組數(shù)據(jù)?可得出什么結(jié)論? 1、5組，2、6組，3、7組，4、8組結(jié)論：電阻相同，通電時(shí)間相同，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 二、焦耳定律 1.推導(dǎo)電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間三者的定量關(guān)系，對(duì)于純電阻電路電流所做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量Q=W=UIt 根據(jù)歐姆定律U=IR,所以Q=W=IR*It=I2Rt 2.英國(guó)物理學(xué)家焦耳通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)于1840年最先精確地確定電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比的結(jié)論,于是人們?yōu)榱擞涀∷?把這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律。其公式為:Q=I2Rt。 公式中的電流I的單位要用安培(A),電阻R的單位要用歐姆(Ω),通過(guò)的時(shí)間t的單位要用秒(s)這樣,熱量Q的單位就是焦耳(J)。 思考：電爐絲通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)的電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線(xiàn)卻幾乎不熱？ 例題：一根60Ω的電阻絲接在36V的電源上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？ 　 分析：只有一根電阻絲連入電路，屬于純電阻電路，電流所做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量Q=W=U2/R*t 　 解：由題知：R=60Ω U=36V t=5min=300s(注意時(shí)間的單位是s) Q=W=U2/R*t=(36V)2/60Ω*300s=6480J 總結(jié)：對(duì)于純電阻電路，計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量還可以使用哪些推導(dǎo)公式？ 練習(xí)：趙強(qiáng)同學(xué)家中有一個(gè)電動(dòng)機(jī)，已知該電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻為100 Ω，當(dāng)他將這個(gè)電動(dòng)機(jī)接在家庭照明電路中，通過(guò)的電流是1A,通電10 min,電流所做的功是 J,產(chǎn)生的熱量是_____J。 易出錯(cuò)誤：電動(dòng)機(jī)不是純電阻電路，電流所做的功只有一部分產(chǎn)生熱量。必須選擇普遍使用的公式計(jì)算。 三、電熱的利用和防止 1.任何用電器工作時(shí)都是產(chǎn)生電熱。因?yàn)橛秒娖鞫际怯梢欢ㄗ柚档膶?dǎo)體組成的,導(dǎo)體中或多或少在都有電阻,所以電流通過(guò)這些電阻時(shí)都會(huì)發(fā)熱。 2.電熱的利用 凡是加熱的裝置都利用了電熱。請(qǐng)大家舉一些實(shí)子說(shuō)明。 電熱器是利用電流的_______________制成的加熱設(shè)備，如：電熱水器、_______________電熱毯等。 優(yōu)點(diǎn)：清潔衛(wèi)生沒(méi)有環(huán)境污染、熱效率高、方便控制和調(diào)節(jié)溫度。 3.電熱的防止 不是想把電能轉(zhuǎn)化為熱能,而是想轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)等裝置的用電器都需要防止電熱的產(chǎn)生。 如電視機(jī)的散熱窗、電動(dòng)機(jī)的散熱風(fēng)扇等。 四、課堂測(cè)試