資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
《科學探究：電流的熱效應》教案
【教學目標】
1.知識與技能
理解探究焦耳定律的實驗方法。
理解焦耳定律。
2.過程與方法
通過實驗探究電流的熱效應與電流、電阻的關系。
3.情感態度和價值觀
具有對科學的求知欲、樂于探索日常生活中的物理學道理，樂于參與觀察、實驗、制作等科學實踐活動。
【教學重點】
電流產生的熱量與電流、電阻大小之間的關系。
【教學難點】
理解焦耳定律。
【教學方法】
合作 探究 交流
【教學用具】
多媒體課件 焦耳定律演示器
【課時安排】
1課時
【教學過程】
一、導入新課
生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。例如。
2、 講授新課
（一）、電流的熱效應
電流通過導體時電能轉化成熱能，這個現象叫做電流的熱效應。
實質:電能轉化為熱能。
練習：下列用電器中，主要利用電流熱效應工作的是（　　）
A．洗衣機 B．電熱毯 C．電冰箱 D．筆記本電腦
二、探究：電流產生的熱量與什么因素有關
1、猜想 ：
(1)通電時間的長短有關
(2)電流產生的熱量可能與電流的大小有關
(3)導體電阻的大小有關
2、實驗方法：控制變量法、轉化法
實驗一：探究電流產生的熱量與通電時間是否有關
1、設計實驗：要研究通電時間對產生熱量的影響,應該控制（電流）和（電阻）不變,改變(通電時間)。電流產生的熱量用溫度計示數表示。21·cn·jy·com
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，每間隔一定時間記錄一次溫度計的示數，并填寫到數據表格中。
結論：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)，表明電流產生的熱量越( 多)【來源：21·世紀·教育·網】
實驗二：探究電流產生的熱量與電流是否有關
要研究電流大小對產生熱量的影響,應該控
制電阻和通電時間不變，改變通過導體的電流
采用與第一次相同的實驗電路，調節滑動變阻器，
改變電路中電流的大小，通電時間與上次相同，
記錄溫度計示數的大小變化。
結論：
在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多。
實驗三：探究電流產生的熱量與電阻是否有關
研究電熱器電阻的大小對產生熱量的影響
要研究電阻對產生熱量多少的影響，應該控制電流和通電時間不變，改變電阻的大小。
控制電流相同的方法：讓兩個阻值不同的電阻串聯后接入電路。
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，由于電路串聯所以R1和R2的電流相同，觀察溫度計的示數。
4、視頻
5、這是某同學記錄的溫度計的一組數據
6、結論：
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，電流產生的熱搬越（多）。21cnjy.com
練習：如圖是探究焦耳定律的實驗裝置，兩個燒瓶中裝著等質量、等溫度的煤油，電阻阻值R1＞R2。閉合開關一段時間后，記錄兩支溫度計的示數。下列說法中正確的是（　　）
A．閉合開關，電阻兩端的電壓關系為U1＜U2
B．通電1min后R2所在的燒瓶溫度計示數更高
C．溫度計示數的變化可反映電阻產生熱量的多少
D．該裝置只能探究電流產生的熱量與電阻大小的關系
2.為了探究“電流通過導體產生的熱量跟什么因素有關”，某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置．已知所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1A.在此實驗中，電流通過導體產生熱量的多少是通過溫度計示數變化的大小體現出來的；
B.甲裝置可探究電流通過導體產生的熱量與電阻是否有關；
C.比較相同通電時間內a、c兩支溫度計示數變化情況，可探究電流產生的熱量與電流是否有關；
D.在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產生的熱量最多。
(三)、焦耳定律
英國物理學家焦耳，年輕時就從事電和磁的研究, 他做了許多實驗研究熱和功之間的聯系，以及電流的熱效應。2-1-c-n-j-y
焦耳
歷史上，英國物理學家焦耳做了大量的實驗，他于1840年最終發現這樣的規律：
1、內容：電流通過導體產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，這一規律又被稱為焦耳定律。
2.公式：Q=I2Rt
電流的單位是安(A)，
電阻R的單位是歐( )，
時間t的單位是秒(s)。
3. 熱量Q的單位是焦(J)
1J=1A2 Ω s。
三、課堂練習
1、下列用電器中利用電流熱效應工作的是（　　）
A．電冰箱 B．電視機 C．電風扇 D．電飯鍋
2、. 額定功率相等的電熱毯和電風扇正常工作1小時，則（　　）
A．兩種電器消耗的電能一樣多，產生的熱量也一樣多
B．兩種電器消耗的電能一樣多，電熱毯產生的熱量多
C．電熱毯消耗的電能更多，電風扇產生的熱量多
D．電風扇消耗的電能更多，電熱毯產生的熱量多
3. 小華利用如圖的實驗裝置來探究影響通電導體產生熱量的因素，下列說法不正確的是（　　）
A．圖甲實驗裝置是控制電流、通電時間一定時，探究電熱與電阻的關系
B．圖乙實驗裝置是控制電阻、通電時間一定時，探究電熱與電流的關系
C．圖甲中閉合開關后，a管中液面上升比b快
D．圖乙中閉合開關后，c管中液面上升比d快
4、家用洗衣機的主要部件就是電動機，若一臺洗衣機在220V電路中正常工作時通過的電流為2A，電動機線圈電阻為2Ω，則每分鐘電流通過線圈產生的熱量為（　　）
A．480J B．1.452×106J C．2.64×104J D．880J
四、課堂小結
1、電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。
2、電流產生的熱量與通電時間的長短、電流的大小、導體電阻的大小有關。
3、焦耳定律：電流通過導體產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。
公式：Q=I2Rt
【板書設計】
科學探究：電流的熱效應
一、電流的熱效應
電流的熱效應:電流通過導體時電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。
二、探究：電流產生的熱量與什么因素有關
1、實驗方法：控制變量法、轉化法
2、電流產生的熱量與通電時間的長短、電流的大小、導體電阻的大小有關。
三、焦耳定律
1、內容：電流通過導體產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
【教學反思】
本節主要內容是電流通過導體時，電能 ( http: / / www.21cnjy.com )轉化為內能時與電流、電阻、通電時間有關；電熱的利用和防止。本節課的設計理念體現了從生活走向物理，從物理走向社會，注重科學的探究，激發學生的學習興趣，培養良好的思維習慣。通過學生的觀察和生活經驗，提出問題，進行分析，共同歸納總結。教學中應該充分地相信學生，給學生活動的空間，真正的讓學生成為學習的主人，充分發揮學生的主體作用，充分調動學生學習的積極性，培養了學生解決問題的能力，并將所學到的知識與實際相聯系， 使學生達到學以致用。21c　
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滬科版九年級第十六章第4節
科學探究：電流的熱效應
　　生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現象產生。例如。
電流的熱效應
電流的熱效應
電流通過導體時電能轉化成熱能，這個現象叫做電流的熱效應。
電能轉化為熱能。
實質:
那么，電流產生的熱量的多少與哪些因素有關呢？
下列用電器中，主要利用電流熱效應工作的是（　　）
A．洗衣機 B．電熱毯
C．電冰箱 D．筆記本電腦
小試牛刀
B
猜想與假設
燙手
跟電阻
有關
不燙手
干路
著火
跟電流有關
跟時間有關
用越久約燙手
電流產生的熱量與什么因素有關
要研究通電時間對產生熱量的影響,應該控制通過導體的電流和導體的電阻不變,改變通電時間。
通過溫度計示數的變化來反應電流產生的熱量的多少。　 　　　　　　　
一、探究電流產生的熱量與通電時間是否有關
電流產生的熱量與什么因素有關
注意：用到的物理方法是控制變量法和轉換法
實驗步驟：（1）、按照實驗電路圖連接實物圖。
電流產生的熱量與什么因素有關
（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，每間隔一定時間記錄一次溫度計的示數，并填寫到數據表格中。
電流產生的熱量與什么因素有關
時間t/min 0 1 2 3 4
溫度t/℃
（3）結論：在電阻和電流相同時，通電時間越長，導體產生的熱量越多。
電流產生的熱量與什么因素有關
視頻
二、探究電流產生的熱量與電流是否有關
要研究電流大小對產生熱量的影響,應該控
制電阻和通電時間不變，改變通過導體的電流。 　 　　　　　　　
電流產生的熱量與什么因素有關
采用與第一次相同的實驗電路，調節滑動變阻器，
改變電路中電流的大小，通電時間與上次相同，
記錄溫度計示數的大小變化。
時間t/min 0 1 2 3 4
溫度t/℃
電流產生的熱量與什么因素有關
結論：在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產生的熱量越多。
三、探究電流產生的熱量與電阻是否有關
電流產生的熱量與什么因素有關
研究電熱器電阻的大小對產生熱量的影響
要研究電阻對產生熱量多少的影響，應該控制電流和通電時間不變，改變電阻的大小。
控制電流相同的方法：讓兩個阻值不同的電阻串聯后接入電路。
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，由于電路串聯所以R1和R2的電流相同，觀察溫度計的示數。
電流產生的熱量與什么因素有關
時間t/min 0 1 2 3 4
R1=5 溫度t/℃
R2=10 溫度t/℃
（3）記錄不同時間的溫度計示數
結論：在通電電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，導體產生的熱量越多。
電流產生的熱量與什么因素有關
視頻
電流產生的熱量與什么因素有關
如圖是探究焦耳定律的實驗裝置，兩個燒瓶中裝著等質量、等溫度的煤油，電阻阻值R1＞R2。閉合開關一段時間后，記錄兩支溫度計的示數。下列說法中正確的是（　　）
A．閉合開關，電阻兩端的電壓關系為U1＜U2
B．通電1min后R2所在的燒瓶溫度計示數更高
C．溫度計示數的變化可反映電阻產生熱量的多少
D．該裝置只能探究電流產生的熱量與電阻大小的關系
小試牛刀
C
焦耳定律
　　焦耳（James Prescott Joule，
1818—1889），英國物理學家。用
近 40 年的時間做了 400 多次實驗，
研究熱和功的關系。通過大量的實
驗，于 1840 年最先精確地確定了電
流產生的熱量與電流、電阻和通電
時間的關系。
焦 耳
焦耳定律
　　1．內容：電流通過導體產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：焦耳（J）
焦耳定律
　　1．當電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，而沒有同時轉化成其他形式的能量，那么電流產生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即
　　Q = W = UIt = I2Rt
　　如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。
　　2．當電扇工作時，消耗的電能主要轉化為電機的機械能：
　　W＞Q熱
電能 內能+機械能
1、下列用電器中利用電流熱效應工作的是（　　）
A．電冰箱 B．電視機
C．電風扇 D．電飯鍋
大顯身手
D
大顯身手
2、. 額定功率相等的電熱毯和電風扇正常工作1小時，則（　　）
A．兩種電器消耗的電能一樣多，產生的熱量也一樣多
B．兩種電器消耗的電能一樣多，電熱毯產生的熱量多
C．電熱毯消耗的電能更多，電風扇產生的熱量多
D．電風扇消耗的電能更多，電熱毯產生的熱量多
B
大顯身手
3. 小華利用如圖的實驗裝置來探究影響通電導體產生熱量的因素，下列說法不正確的是（　　）
A．圖甲實驗裝置是控制電流、通電時間一定時，探究電熱與電阻的關系
B．圖乙實驗裝置是控制電阻、通電時間一定時，探究電熱與電流的關系
C．圖甲中閉合開關后，a管中液面上升比b快
D．圖乙中閉合開關后，c管中液面上升比d快
C
大顯身手
4、家用洗衣機的主要部件就是電動機，若一臺洗衣機在220V電路中正常工作時通過的電流為2A，電動機線圈電阻為2Ω，則每分鐘電流通過線圈產生的熱量為（　　）
A．480J B．1.452×106J
C．2.64×104J D．880J
A
課堂小結
1、電流的熱效應：電流通過導體時電能轉化為內能的現象叫做電流的熱效應。
2、電流產生的熱量與通電時間的長短、電流的大小、導體電阻的大小有關。
3、焦耳定律：電流通過導體產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。
公式：Q=I2Rt
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16.4 科學探究：電流的熱效應
一、選擇題（共4題）
1. 下列利用“電流熱效應”工作的是
A．電冰箱 B．電風扇 C．電飯鍋 D．發光二極管
2. 如圖 是探究“電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關”的實驗裝置，通電前， 、 兩個 型管的液面相平，通電一段時間后，通過 、 的電流分別為 、 ，則
A． ， 管中的液面較低 B． ， 管中的液面較高
C． ， 管中的液面較高 D． ， 管中的液面較低
3. 在探究電流產生的熱量與什么因素有關時，小李設計了如圖的實驗裝置。甲、乙兩個透明容器中密封著等量的空氣，里面各放有一根 的電阻絲，其中乙容器將一個 的電阻絲與容器內 電阻絲并聯，兩個 型管中裝有等量的水。把這個裝置接入電源，利用這套裝置可來探究電流產生熱量
A．與電壓的關系 B．與電阻的關系 C．與電流的關系 D．與電能的關系
4. 小明想探究電流通過電阻時產生的熱量 與電流 、電阻 的定性關系。實驗桌上有如下器材：兩個完全相同的燒瓶，瓶內裝有質量和初溫相同的煤油（），還有滿足實驗要求的電源、滑動變阻器、開關、導線。他連接了如圖所示的電路進行實驗，下列說法正確的是
A．此實驗探究的是 與 的關系
B．溫度計示數變化的大小反映電阻絲中電流的大小
C．閉合開關一段時間，溫度計 比 的示數變化小
D．閉合開關一段時間，電流通過兩個電阻絲產生的熱量相等
二、填空題（共3題）
5. 家庭使用的電飯煲是利用電流的 工作的，電飯煲通過導線接到電路里，通電后電飯煲內的電爐絲熱得發紅，而與之相連的導線卻不怎么熱，這是因為電爐絲的 （選填“電流”或“電阻”）比導線大得多。
6. 小明用毛皮摩擦過的橡膠棒與懸掛著的泡沫小球靠近時，它們相互排斥，則該泡沫小球帶 電；小明發現空調與臺燈的電源線雖然都是銅線，但規格明顯不同，這主要是因為 （填“長度”或“橫截面積”）對導線電阻的影響；小明家的空調電輔熱系統的電阻絲阻值為 ，工作時的電流為 ，則通電 電阻絲產生的熱量為 。
7. 一只電烙鐵的額定電壓是 ，在額定電壓下工作時的電阻是 ，它的額定功率是 ，在額定電壓下通電 產生 熱量。
三、計算題（共1題）
8. 小剛同學在家中準備測量圖所示的電熱水壺的熱效率。他把家中其他用電器都與電源斷開，僅讓該電熱水壺給水加熱。加熱一段時間后，把壺中質量為 的水從 加熱到 ；加熱前、后電能表示數如圖所示。求：（）
(1) 水吸收的熱量；
(2) 電熱水壺的熱效率。
四、實驗題（共1題）
9. 為了探究“電流產生的熱量與電阻大小的關系”，小偉同學采用了如圖的實驗裝置，其中 。
(1) 甲、乙兩瓶中裝入質量和初溫相同的同種液體的目的是便于通過溫度計升高示數的多少反映 的多少，這種實驗方法物理學中稱為 法。
(2) 實驗中 、 采用串聯連接是為了控制 和通電時間相同。
(3) 在通電時間相同時，兩瓶內溫度計示數上升較多的是 （填“甲”或“乙”）瓶。
答案
一、選擇題（共4題）
1. 【答案】C
【解析】AB、電冰箱、電風扇工作時，主要是電能轉化為機械能。故A、B不符合題意；
C、電飯鍋工作時電能轉化為內能。故C符合題意；
D、發光二極管工作時電能主要轉化為光能。故D不符合題意。
故選：C。
2. 【答案】B
【解析】由圖可知，右側兩電阻絲并聯后與左側電阻絲串聯，
并聯電路中干路電流等于各支路電流之和，所以 ，故A、C、D錯誤；
由 可知，通電時間相同時，，，所以左側甲電阻產生的熱量較多，
密閉空氣吸收熱量后，體積不變，壓強變大，左側容器內氣體的壓強與大氣壓的差值較大， 測玻璃管液面較高。
3. 【答案】C
【解析】兩個相同的電阻串聯在電路中，通電時間和電阻相同，當給其中一個并聯一個電阻時，電阻的電流改變，探究電流產生熱量跟電流關系。通過實驗可以得出結論：通過導體的電流越大，產生的熱量越多。
4. 【答案】A
【解析】由題意可知，電流相同，通電時間也相同，電阻不同，所以探究的是 與 的關系，故A正確；
通電后電流通過電阻絲做功，產生熱量被煤油吸收，使煤油的溫度升高，通過觀察溫度計的示數變化來判斷電流產生的熱量的多少，故B錯誤；
在時間相同時、電流相同時，電阻越大，產生的熱量越多，溫度計 比 的示數變化大，故CD錯誤；
故選：A。
二、填空題（共3題）
5. 【答案】熱效應；電阻
【解析】電飯煲工作時，將電能轉化為內能，是利用電流的熱效應工作的；
電飯煲在使用時，電飯煲和導線串聯，，通電時間 相同，由 、 可知：電流產生的熱量：，從而出現電飯煲內的電爐絲熱得發紅，但跟電爐絲連接的導線都不怎么熱的現象。
6. 【答案】負；橫截面積；
【解析】毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，毛皮摩擦過的橡膠棒去靠近懸掛的泡沫小球，發現泡沫小球被排斥，則泡沫小球一定帶電，且帶負電。
空調與臺燈的電源線雖然都是銅線，但規格明顯不同，因為空調線的橫截面積大，電阻小，故這主要是因為橫截面積對導線電阻的影響的；
據焦耳定律可知，此時產生的熱量是：
。
7. 【答案】；
三、計算題（共1題）
8. 【答案】
(1)
(2)
【解析】
(1) 水吸收熱量：
(2) 消耗電能：
，
電水壺的熱效率：
。
四、實驗題（共1題）
9. 【答案】
(1) 導體放出熱量；轉換
(2) 電流
(3) 乙
【解析】
(1) 實驗中根據溫度計的示數，來判斷導體放出熱的多少，這種方法叫轉換法。
(2) 實驗中 、 串聯連接，則通過這兩個電阻的電流是相同的。
(3) 在通電時間相同、電流相同時，電阻越大，產生的熱量越多，乙中電阻的阻值大，產生的熱量多，溫度計示數上升較多。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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