13.4電流的熱效應

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13.4 電流的熱效應 教學目標 【知識與能力】 1.知道電流的熱效應及其應用。 2.知道電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。 3.通過實驗，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律說明生產(chǎn)、生活中的一些現(xiàn)象。 【過程與方法】 通過實驗探究電流的熱效應與導體的電阻、通過導體的電流和通電時間的關(guān)系，培養(yǎng)學生設(shè)計實驗、分析現(xiàn)象、得出結(jié)論、通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的定量的規(guī)律，這就是著名的焦耳定律。 【情感態(tài)度價值觀】 能從利弊兩個方面認識電熱現(xiàn)象，體驗用辯證的思想觀點分析問題。 教學重難點 【教學重點】 焦耳定律的理解。 【教學難點】 通過實驗，培養(yǎng)學生提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗方案、動手操作實驗的能力。 教學過程 新課導入 在生產(chǎn)、生活實踐中，常常需要用電產(chǎn)生熱來為我們服務。 電熱煉鋼 電熱來燒水 電暖器 電爐 實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為熱能。 它們利用的就是電流的熱效應 進行新課 一、電流的熱效應 1.電流的熱效應:電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應。 許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象發(fā)生。 2.電流的熱效應在生活中的應用 （1）電熱毯就是利用電流的熱效應制作的,通電后可以供人們?nèi)∨? （2）電燈在工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，人們利用電燈來照明。 （3）電爐子在工作時把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，人們利用電爐子來燒水。 例：下列主要利用電流熱效應工作的用電器是（ ） A.電烤火爐 B.電風扇 C.電視機 D.手機 答案：D 二、實驗探究：電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān) 提出問題：電流產(chǎn)生熱量大小與什么因素有關(guān)呢? 猜想與假設(shè)：電流產(chǎn)生熱量大小可能與以下因素有關(guān) （1）電流產(chǎn)生熱量與通電時間的長短有關(guān)。 （2）電流產(chǎn)生的熱量可能與電流的大小有關(guān)。 （3）電流產(chǎn)生熱量導體電阻的大小有關(guān)。 實驗方法：控制變量法、轉(zhuǎn)化法 實驗原理：給電阻絲通電，電阻絲通電后放出的熱量被煤油吸收，煤油吸收熱量后溫度升高，電流通過電阻絲做功放出的熱量越多，煤油的溫度升高得越高。用溫度計測量煤油溫度上升的多少，就可以比較電流通過電阻絲做功放出的熱量的多少。 實驗探究一：探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間是否有關(guān) （1）設(shè)計實驗：要研究通電時間對產(chǎn)生熱量的影響，應該控制（電流）和（電阻）不變,改變(通電時間)。電流產(chǎn)生的熱量用溫度計示數(shù)表示。 （2）實驗器材：煤油、電阻絲、燒瓶、開關(guān)、電流表、滑動變阻器、電源、導線、計時器、溫度計。 （3）實驗步驟：①按照實驗電路圖連接實物圖。　 　 ②檢查無誤后接通電源，按下計時器并同時記錄溫度計的示數(shù)。 ③保持電流的大小不變，每間隔一定時間記錄一次溫度計的示數(shù)，并填寫到設(shè)計好的表格中。 （4）記錄的溫度計的示數(shù) 時間t/min 0 1 2 3 4 溫度t/℃ 20 22 24 26 28 結(jié)論：對同一電阻絲，在電流大小不變的情況下，通電時間越長，煤油的溫度越高，表明電流產(chǎn)生的熱量越多。 實驗探究二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān) （1）設(shè)計實驗：要研究電流大小對產(chǎn)生熱量的影響,應該控制電阻和通電時間不變，改變電流的大小。 （2）實驗器材：煤油、電阻絲、燒瓶、開關(guān)、電流表、滑動變阻器、電源、導線。 （3）實驗步驟：①按照實驗電路圖連接實物圖。 　 　　　　　　 ②檢查無誤后接通電源，移動滑動變阻器使R1和R2的電流不同，觀察溫度計的示數(shù)。 （4）記錄的溫度計的示數(shù) 時間t/min 0 1 2 3 4 I=0.7A 溫度t/℃ 20 22 24 26 28 I=1.4A 溫度t/℃ 20 25 31 38 45 結(jié)論：對同一電阻絲，在通電時間相同的情況下，通電電流越大，煤油的溫度越高，表明電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 實驗探究三：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān) （1）設(shè)計實驗：研究電熱器電阻的大小對產(chǎn)生熱量的影響要研究電阻對產(chǎn)生熱量多少的影響，應該控制電流和通電時間不變，則可以讓兩個阻值不同的電阻串聯(lián)或并聯(lián)后接入電路。 （2）實驗器材：煤油、電阻絲、燒瓶、開關(guān)、電流表、滑動變阻器、電源、導線、溫度計 （3）實驗步驟：①按照實驗電路圖連接實物圖。 ②檢查無誤后接通電源，由于電路串聯(lián)所以R1和R2的電流相同，觀察溫度計的示數(shù)。 （4）記錄的溫度計的示數(shù) 時間t/min 0 1 2 3 4 R1=5?溫度t/℃ 20 22 24 26 28 R2=10?溫度t/℃ 20 23 26 30 34 結(jié)論：在通電電流大小不變，通電時間相同的情況下，電阻越大，煤油的溫度越高，表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 三、焦耳定律 1.內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。 為了紀念焦耳，這一規(guī)律又被稱為焦耳定律。 焦耳簡介：焦耳定律是英國物理學家焦耳經(jīng)過無數(shù)次實驗探索總結(jié)出來的。我們不僅要學習他發(fā)現(xiàn)的定律，而且要學習他的刻苦鉆研的精神。 2.公式：Q=I2Rt 3.單位：I——安，R——歐，t——秒，Q——焦。 1J=1A2?Ω?s。 4.理論推導：焦耳定律是焦耳在大量實驗基礎(chǔ)上歸納總結(jié)得出來的規(guī)律，還需要理論上的支持，我們能不能通過理論來推導出焦耳定律的數(shù)學表達式呢？學生討論推導。 思考：電流通過導體時，如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為熱即：Q＝W W=UIt，且U=IR ∴Q=W=UIt=I2Rt ∴Q=I2Rt 通過理論推導，同樣得出了焦耳定律的數(shù)學表達式，達到理論和實踐的完美的統(tǒng)一。 5.電流通過導體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時熱量的計算方法： （1）Q = W；（2）Q = UIt；（3）Q= Pt；（4）Q= I2Rt；（5）Q =（U2/R）t。 6.利用焦耳定律解決實際問題： （1）連接電路用的導線應選擇電阻率較大的導線還是選擇電阻率較小的導線？為什么？ （2）制作電爐子用的發(fā)熱體應選擇電阻率較大的導線還是選擇電阻率較小的導線？為什么？ （3）制作電扇電動機線圈的導線應選擇電阻率較大的導線還是選擇電阻率較小的導線？為什么？ 練習設(shè)計 請完成《全易通》“題組練習”部分。 板書設(shè)計 電流的熱效應 一、電流的熱效應 1.電流的熱效應:電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應。 2.電流的熱效應在生活中的應用。 二、實驗探究：電流產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān) 實驗探究一：探究電流產(chǎn)生的熱量與通電時間是否有關(guān)。 實驗探究二：探究電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)。 實驗探究三：探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)。 三、焦耳定律 1.內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。 2.公式：Q=I2Rt。 3.單位：I——安，R——歐，t——秒，Q——焦。 1J=1A2?Ω?s。 4.理論推導 5.電流通過導體做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時熱量的計算方法： （1）Q = W；（2）Q = UIt；（3）Q= Pt；（4）Q= I2Rt；（5）Q =（U2/R）t。 6.利用焦耳定律解決實際問題。 - 5 -