18.4 焦耳定律 1.物理观念：知道电流的热效应；了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。 2.科学思维：结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力；能建立物理模型，简化复杂问题，运用焦耳定律分析实际问题。 3.科学探究：通过“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。 4.科学态度与责任：知道电热危害的防止与应用，关注生活、生产中的电热问题，形成将物理知识应用于造福生活、改进生产的科学态度与责任。 1.教学重点：理解焦耳定律；定性研究电热与电阻、电流之间的关系。 2.教学难点：理解并应用焦耳定律；定性研究电热与电阻、电流之间的关系。 冬天用电暖气取暖，房间温度快速升高；笔记本电脑长时间使用后，底部会发烫，需要风扇散热；电水壶通电后，可以将壶里的水加热直至沸腾。 ［提问］为什么这些用电器使用时都出现了发热现象？ 任务一 认识电流的热效应 教师活动 学生活动 ［提问］说一说自己家里的用电器，如电暖气、电热器、电饭煲，通电后发热是什么现象？这一过程中能量是如何转化的？ ［过渡］电炉的电炉丝和导线中通过的电流相同，电炉丝热得发红，说明电炉丝的温度比导线高，电流在电炉丝上产生的热量更多。结合生活经验，你认为电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ ［提问］若要探究“电热与电阻的关系”，应控制哪些变量不变？如何设计电路实现？ ［追问］实验中如何“观察”电热的多少？ ［演示实验］在两个透明容器中密封着等质量的空气，内置不同阻值电阻丝（R1＜R2），串联接入电路，通电相同时间后，记录U形管中液面高度的变化情况。 ［提问］实验中哪一个电阻丝对应的U形管液面高度的变化更明显？说明什么结论？ ［提问］若要探究“电热与电流的关系”，应如何控制变量？ ［演示实验］如图所示，将R2换成两个与R1相同的电阻丝R3、R4并联后接入电路，通电相同时间，记录U形管液面高度的变化情况。 ［提问］实验中哪一个电阻丝对应的U形管液面高度的变化更明显？说明什么结论？ ［追问］若保持电流、电阻不变，延长通电时间，电热会如何变化？结合生活经验举例说明。 ［阅读教材并回答］电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫作电流的热效应。 这一过程中将电能转化为内能。 ［猜想］可能与导体电阻、电流大小、通电时间有关。 ［思考讨论并回答］控制电流、通电时间不变，通过串联电路实现。 ［回答］利用转换法，将不可见的电热转化为可见的气体升温膨胀，通过U形管液面高度的变化判断电热多少。 ［观察回答］记录前，两U形管两侧液面均相平，通电相同时间后，R2 对应的U形管两侧液面高度的变化更明显。说明电流、通电时间相同时，电阻越大，电热越多。 ［回答］探究电热与电流关系时，控制电阻、通电时间不变，改变电流。 ［观察回答］发现R1对应的U形管液面高度的变化更明显，此时通过R1的电流较大，说明电阻、通电时间相同时，电流越大，电热越多。 ［相互讨论并回答］电热会增多，比如电暖气开1h比开30min更热、手机通话1h比20min更烫。 任务二 焦耳定律 教师活动 学生活动 ［讲解］英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系：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。这个规律叫作焦耳定律。 公式Q=I2Rt。 单位：电流I—安培（A），电阻R—欧姆（Ω），时间t—秒（s），热量Q—焦耳（J）。 ［提问］回顾刚刚的问题，电炉丝热得发红、导线几乎不发热，为什么会出现这种差异？现在我们利用焦耳定律来解决我们的疑惑 ... ...
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