第四节 科学探究:电流的热效应 【2022年版课标要求】 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。 【重点难点】 重点:探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系,焦耳定律的内容、公式及其应用。 难点:焦耳定律公式的适用条件、电功与电热的关系推导。 【教学准备】 教师准备:多媒体课件、学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、质量相等的煤油、阻值不等的电阻丝、温度计、导线等。 学生准备:学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、质量相等的煤油、阻值不等的电阻丝、温度计、导线等(学生分组实验,6人一组,共分8个小组)。 【教学设计】 【情境引入】 给电炉通电,过一段时间之后,电炉热得发红,而跟电炉串联的导线却不怎么热,这是怎么回事呢 【新课教学】 一、电流的热效应 想一想,电炉、电焊、电饭锅等家用电器是怎样工作的呢 电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象。 实验探究:电流产生的热量与哪些因素有关 提出问题:电流产生的热量跟哪些因素有关呢 进行猜想 提出假设:电流产生的热量可能与电流的大小、导体电阻的大小以及通电时间的长短有关,这个猜想是否正确呢 设计实验 验证假设:在三个因素中先固定两个因素,改变第三个因素,观察导体放出的热量与这个因素有什么关系,这种方法叫作控制变量法。 如图所示,在烧瓶甲、乙中盛等量的煤油,温度计显示煤油的温度。烧瓶甲中是铜丝,电阻较小,烧瓶乙中是镍铬合金丝,电阻较大。两瓶中金属丝串联起来接到电源上。 (1)电流和通电时间相同时,观察哪个瓶中的煤油温度上升得多,从中得出什么结论 (2)通电时间和电阻相同时,观察哪个瓶中的煤油温度上升得多,从中得出什么结论 归纳总结 得出结论: (1)在通电电流和通电时间相同的条件下,电阻越大,电流产生的热量越多。 (2)在电阻和通电时间相同的条件下,电流越大,电流产生的热量越多。 (3)在通电电流和电阻相同的条件下,通电时间越长,电流产生的热量越多。 说明: (1)电流产生的热量与电阻、电流和通电时间有关,在探究电流产生的热量与这些因素的关系时,应该用控制变量法来设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论。 (2)实验中,用温度计的示数大小表示电阻放出热量的多少,这种研究问题的方法就是转化法。 二、焦耳定律 1.内容: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。 2.公式:Q=I2Rt。 3.单位: J;1 J=1 A2· Ω·s。 说明: (1)焦耳定律的推导。 电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,那么,电流产生的热量Q就等于消耗的电能W,即Q=W=UIt。 根据欧姆定律可知U=IR,用IR换下U,就得到Q=I2Rt。 (2)防止电热带来危害的措施是:用电器后盖设置散热窗、用电器中安装小风扇等。 【课堂小结】 本节课我们学习了如下知识: 1.电流的热效应。 2.焦耳定律。 3.电热的利用及防止。 布置作业 课本P133~134作业 课本P134~136本章练习 【板书设计】 第四节 科学探究:电流的热效应 一、电流的热效应 二、焦耳定律 Q=I2Rt Q———热量———焦耳(J) I———电流———安培(A) R———电阻———欧姆(Ω) t———时间———秒(s) 三、电热的利用和防止 ... ...
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