初中物理《焦耳定律1》优质课教案、教学设计

18.4 焦耳定律 教学设计

教学目标：

（一）知识与技能：1、知道电流的热效应；2、理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。

（二）过程与方法： 知道科学研究中常用的等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。

（三）情感、态度与价值观：通过对焦耳生平的介绍，培养学生热爱科学， 勇于克服困难的决心和信心。

教学重点：理解电流的热效应及焦耳定律内容教学难点：实验过程

教学方法：演示法、观察法、讨论法。教学用具：焦耳定律演示器、课件、导学案

教学过程；

（一）、导入情景：1、回顾：我们之前学过的两条定律是什么定律？导出课题：第 4 节 焦耳定律；2、介绍物理学家：焦耳

（二）、了解学习目标：1.知道电流的热效应。2.知道焦耳定律、会探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。3.知道电热的利用和防止。

（三）自主学习需要解决的问题：1.什么是电流的热效应？2.焦耳定律的内容是什么？3.怎样利用和防止电热？

（四）跟踪学习： 一、电流的热效应

1

想一想： 1.你们家里有哪些用电器？2.比较它们有什么不同？3.它们有什么共同特征？

读图并回答；它们的共同特征是什么？

小结：电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。二、焦耳定律

想想议议： 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?

问题和猜想：电流通过导体时产生的热量的多少跟什么因素有关? 探究：在电流相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？

演示实验 1① 电阻串联时电流相同。② U 型管连接的容器加热后，温度升高， 气体膨胀，压力变大，液面升高。

回答： ①看到了什么现象？ ②说明了什么结论？

结论：在电流相同时、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。

探究：在电阻相同，电流不同时，产生电热的效果如何呢？

演示实验 2① 此时，右边电流小。②并联分流的电阻要放在盒子外面，因为并联的电阻分去一半的电流。不让它产生的热量影响盒内的温度。

回答： ①看到了什么现象？ ②说明了什么结论？

结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。

问题：①是那个物理学家通过大量的实验确定了电流产生热量与电流、电阻通电时间是的关系？这个关系的内容是什么？把这个规律叫做什么定律？ ②如

2

何用公式表示这一规律？单位是什么？ ③可否从能量守恒的观点，通过电流做功推出电阻的电热公式？

小结;1.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。这个规律叫做焦耳定律。2. 公式：Q = I2Rt 单位：焦耳（J）

3.当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量 Q 就等于消耗的电能 W，即Q = W = UIt = I2Rt 如：电暖器，电饭锅，电炉子等。

焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t=I2Rt 来计算热量.

当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： 电能 = 内能+机械能 W＞Q 热

应用回答：为什么用导线连接的电炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？

因导线电阻很小（0.01~0.001Ω），而电炉电阻很大（几十、几百欧姆）， 串联时电炉丝产生的热很多，因此热的发红发热。而导线产生的热很微小，导线 不热。

例题：一根 60Ω 的电阻丝接在 36V 的电源两端，在 5min 内共产生多少热量？

思路； 1.用欧姆定律算出通过电阻丝的电流； 2.再由焦耳定律计算出电流产生的热量

解: ∵ I=U/R=36V/60Ω=0.6A

3

∴ Q=I2Rt

=(0.6A)2× 60Ω ×5 ×60s =6480J

想想议议：额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?

答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量(Q=U2/Rt)越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量(Q=I2Rt) 越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。

三、电热的利用和防止

问题：电热有什么利用？电热器有什么优点？

小结：电热器是利用电热来工作（加热物体）的设备。电热器的优点是清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。

问题：电热有什么危害？如何防止电热？

小结：用电器都是由一定阻值的导体组成的，任何用电器工作时都会产生热，电流通过导体产生的热，温度过高时绝缘材料会迅速老化甚至烧坏用电器并发生火灾。

电热的防止：（1）、加大散热面积（2）、加速发热部位的空气流动。

（五）课堂练习：1、焦耳定律是反映电流的 效应的规律，即 能转化为 的规律。2、一电炉的电阻是 100 Ω ，通电时间 10 秒钟产生的热量为4×105J,通过这个电炉的电流是 A.;3、电流通过电风扇做功时， 能转

4

化为 能和 能，如果电流做功 3.6×106J,电风扇获得的机械能一定 3. 4、“试一试”：实例分析;实例 1：电褥子长时间通电容易起火，

6×106J

你 解释么？实例 2：电路短路会起火，你能解释么？实例 3：拨打手机时间长了，手上有什么感 觉？怎么办？实例 4：两个灯泡，亮度大的产生的热量一 定更多么？

（六）、课堂小结：1.电热的影响因素有哪些？2.实验得到的结论是什么？ 3.焦耳总结的规律是什么？公式如何?4.应用：如何用含电压的量表述焦耳定律公式？5.生活中，有哪些应用或减少（防止）电热的 实例？

（七）课后作业： “小试身手”1-6 题

5