人教版初中物理九年级全一册 第十八章《电功率》
第四节《焦耳定律》教学设计
一、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。会探究电流的热效应与哪些因素有关。
3、知道电热的利用和防止。
（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。
二、教学重点：焦耳定律的内容、公式、单位及其运用
三、教学难点：探究电流的热效应与哪些因素有关的实验操作过程
四、教学用具：密闭容器2个、U形管2个（内装等量液体）、电源、开关、导线、电阻丝（5Ω、10Ω）。
五、教学时数：1课时
六、教学过程：
（一）复习回顾（课件1）
1、电流做功的实质是什么？怎样计算电功？
2、电功率的物理意义、定义分别是什么？怎样计算电功率？
3、如何测量小灯泡的电功率？
（二）引入新课
灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？
电视机使用一段时间后，用手触摸后面的机壳部分有什么感觉？
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。（课件2、3）
（三）进行新课
1、电流的热效应 
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。
提出问题：电炉丝通过导线接到电路里，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?
　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?（课件4）
演示实验一：如图18.4-2所示,安装实验电路（课件5）
探究电热与电阻大小的关系
(1)将两电阻丝串联接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。
(2)闭合开关后发现，右侧U型管中液柱的高度差较大些，说明：右侧容器中的电阻丝产生的热较多。
实验表明，在电流相同、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。（课件6）
探究电热与电流大小的关系
(1) 在右瓶外并联一个电阻丝的目的是:干路和支路上的电流不相等。
(2)闭合开关后发现，左侧U型管中液柱的高度差较大些，说明：左侧容器中的电阻丝产生的热较多。
实验表明，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。（课件7）
2、焦耳定律
英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、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。
如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律为：Q = I2Rt （课件8）
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
再根据欧姆定律U= IR，就得到Q = I2Rt
可见，在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。（课件9）
解释：为什么电炉丝热得发红，而与电热丝相连的导线几乎不发热？
电炉丝通过导线接到电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。导线的电阻很小，1m长的导线，电阻只有百分之几欧姆，而电炉丝的电阻可达几十欧姆到上百欧姆。根据Q＝I2Rt 可知，在I和t相等时，Q与R成正比，所以电流流过电炉丝产生的热量要远远大于在导线中产生的热量，因此电炉丝很热而导线却不热。（课件10）
例题 一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
解：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流。
I=U/R=36V/60Ω=0.6A
再用焦耳定律公式计算电流产生的热量。
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J（课件11）
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?（课件12）
这个问题并不矛盾，由R=U2/P可知，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小；额定功率越小，电阻越大。
在并联电路中，由Q＝U2t/R 可知，在通电时间相同时，电阻越小，产生的热量越多；
在串联电路中，由Q＝I2Rt 可知，在通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，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越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。（课件13）
3、电热的利用和防止
电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器
电热的防止：很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；使用时一定要把防尘的布罩拿开。电脑运行时温度会升高，需要用微型风扇及时散热。过多的电热如果比及时散失，会产生许多安全隐患。（课件14、15）
（四）课堂小结（课件16）
1、电流的热效应 
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。
2、焦耳定律
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。
公式：Q = I2Rt 
3、电热的利用和防止
电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器
电热的防止：大部分家用电器后盖都有散热孔、部分家用电器内还加装散热风扇。
（五）课堂练习（课件17、18、19、20、21、22）
1、电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的 。
2、在生活中，下列哪些用电器是利用电流的热效应工作的（ ）
A、电水壶 B、电视机 C、电脑 D、电风扇
3、在“探究电热与电阻大小的关系”和“探究电热与电流大小的关系”这两个实验中，电流产生的热量我们无法用仪器直接测量，但由于液体具有热胀冷缩的性质，所以我们可以通过观察U型管中液面上升的高度来间接知道电流产生的热量的多少，这种探究方法叫 法。除了这种探究方法，本实验中还应用到了 法。
4、电熨斗通电后很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这是因为（ ）
A、导线有绝缘保护层，能隔热
B、导线散热快，所以温度低
C、通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D、导线电阻小，产生的热量少
5、电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。公式是 。
6、某导体的电阻是2Ω，通过2 A 的电流时，1 min 产生多少热量?
解：电流产生的热量 Q＝I2Rt＝（2A）2×2Ω×60S＝480J
7、额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量?
解：产生的热量 Q＝W=Pt＝450W×60S＝27000J
8、一只电烙铁的额定电压是220 V，在额定电压下工作时的电阻是1 210Ω，它的额定功率有多大? 在额定电压下通电10min产生多少热量?
解：额定功率 P＝U2/R=（220V)2/1210Ω＝40W
产生的热量Q＝W=Pt＝40W×600S＝24000J
9、某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A 的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解： 电阻丝工作时的电阻R=Q/I2t=6.6×104J/(5A)2×60S=44Ω
电阻丝的电功率 P＝W/t=Q/t=6.6×104J/60S＝1100W
10、电炉丝通过导线接到电路里，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?
电炉丝通过导线接到电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。导线的电阻很小，而电炉丝的电阻可很大。根据焦耳定律Q＝I2Rt 可知，在I和t相等时，Q与R成正比，所以电流流过电炉丝产生的热量要远远大于在导线中产生的热量，因此电炉丝很热而导线却不热。
11、下列情况中防止电热危害的是（ ）
A.电视机背后有散热窗　B.家电长时期不使用，隔一段时间要通电一次
C.家庭电路一般安装的保险丝。　D.大型爆破工程用电热引发炸药
12、标有“220V 40W”电热器安装在220V的电路中，工作100s后，所消耗的电能是 J，通过电热器的电流是 A，产生的热量是 J。
13、一只“220V 45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是(  )
A、45J      B、220J       C、2700J         D、9900J
14、关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是 (  )
A、根据Q=I2 Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
B、根据Q=U2t／R可知，电阻越大 ，相同时间内产生的热量越少
C、根据Q=UIt可知，相同时间内产生的热量与电阻无关
D、根据Q=I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多
15、电风扇、白炽灯、电烙铁三个用电器都标有“220V 60W”字样，正常工作时，相同的时间内产生的热量（ ）
A．电风扇最多 B．白炽灯最多 C．电烙铁最多 D．三者一样多
16、以下用电器中，工作时能量转化的主要形式与其他三件不同的是( )
A、电炉 B、电熨斗 C、电风扇 D、电水壶
17、照明灯泡上标有“PZ 220—100”字样，表明灯泡正常工作电压是 V，
接在220V电路上的功率是_______W，该灯泡正常发光时电流是_______A，灯丝电阻是_______Ω；若接在110v电路上时灯泡的发光功率是_______W。若实际发光功率为16 W，则灯泡两端的实际电压是_______V。
18、某电饭锅说明书中所列主要数据如表：
（1）这台电饭锅在额定电压下使用，通过的电流是________A．
额定电压
220V

额定频率
50Hz

额定功率
440W

额定容积
2.0L

额定煮米量
0.7kg

（2）电饭锅正常工作15min消耗电能 kw·h，产生的热量是 J
七、板书设计
第4节 焦耳定律
1、电流的热效应 
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。
2、焦耳定律
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。
公式：Q = I2Rt 
3、电热的利用和防止