焦耳定律教学设计

《焦耳定律》

莫中直

一、教材 1.教材分析

《焦耳定律》是人教版九年级物理第十八章第4节的内容，焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。

2.学情分析

通过前面的学习，学生已经初步了解了欧姆定律、电功、能量转化等知识。九年级的学生思维正处于活跃期，求知欲强，对物理实验比较感兴趣，同时也具备了一定的实验操作能力。但缺乏理性思维能力，实验设计能力和观察能力还有待提高。

二、实验教学目标设计

1.通过实验探究，知道电流通过导体产生的热量和电阻、电流及通电时间三者之间的定性关系，从而更好地掌握和理解焦耳定律。在实验中过程，体验控制变量法和转换法的应用，进一步提高实验设计和操作能力，养成实事求是和严谨的科学态度。

2.通过自主学习，归纳总结焦耳定律的公式，理解焦耳定律的公式，提高分析推理能力。 3.教学重、难点

重点：焦耳定律内容及电流热效应在生活中的应用 难点：影响电流热效应的因素实验探究 三、实验教学内容设计

1.实验内容：探究影响电流热效应的因素

2.器材：利用电炉丝、玻璃罩、火柴等自制实验教具 四、实验方法设计

教 法：自主学习与实验探究法相结合 学 法：转换法、控制变量法 五、教学过程设计 1.创设情境，引入新课

电流热效应对学生来说是一个抽象的概念，但电流热效应在生活中应用又非常的广泛，让学生亲自使用生活中的电热器，既能激发学生的兴趣，又能很好完成电流热效应这一概念的教学。在学生使用电炉时，让学生观察电炉丝和导线发热情况的不同，提出问题“电流通过导体产生的热量与什么因素有关”，引出本课的探究课题。

2.实验教学流程

（1）实验前

教师通过实验帮助学生根据提出问题进行合理的猜想，电流通过导体产生的热量可能与电流、电阻和通电时间有关。

本实验要解决的主要问题：

电流产生的热量与电流定性关系；

电流产生的热量与电流定性关系；

根据设计问题，实验将得出下两个结论：

在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越_____，这个电阻产生的热量越______。

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______，这个电阻产生的热量越________。

（2）实验过程

实验装置改进

新、旧教材提供的实验装置图1、图2在实验过程存在不足之处：

图1 图2

不足之处：

（1）实验现象变化不明显，实验时间长；

（2）直观性不强，很多实验条件和结果只能由教师强加给学生；

（3）对装置的气密性要求严格；

（4）装置组装、调整和器材整理工作麻烦 装置改进如图3：

图3 装置组成：电炉丝、火柴、电源、导线、开关、滑动变阻器等

改进装置优点：
（1）实验取材简单，组装方便；

（2）电热丝没有封闭，散热快，却不影响实验效果，缩短每次实验的时间；

（3）实验现象明显，直观性强，学生易理解。

实验装置说明：把火柴放进电炉丝内，通电后，通过观察火柴被点燃的快慢来判断哪根电炉丝产生的热量多。

学生分组实验

（1）实验一：电流热效应与电阻的关系（如图4）

[步聚]：将两根长度不同的电炉丝串联，分别插入火柴，通电后观察火柴被点燃的快慢

结论：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。

（2）实验二：电流热效应与电流的关系（如图5）

[步聚]：三根长度相同的电炉丝，两根并联后与另一根串联，分别插入两根火柴，通电后观察火柴被点燃的快慢

图4 图5 结论：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。

学生自主学习

学生通过阅读课本焦耳定律的内容，总结归纳焦耳定律的公式。培养了学生自主学习和独立思考的能力。

消除知识误区

通过以上的实验探究，得出电流热效应与电流、电阻的定性关系关系后，学生在学习过程很容易产生“电阻越大，电流通过导体产生的热量越多”这一误区，为消除学生这一误区，进行了实验拓展，用两根长度不同的电炉丝并联后进行实验（如图6），结果电阻小的电炉丝产生的热量多，因此应用焦耳定律时，要注意当满足电流与通电时间相同时，电阻产生的热量才与电阻成正比。

如图6 六、教学反思与评价

1.本节课以探究性实验为基础，以学生为主体，符合新课程理念。在内容和实验设计上均有创新，让学生从生活走过物理课堂，经历了完整的科学实验探究过程，满足了学生在实验设计和操作能力培养的需要，体现了学科的特色

2.在实验设计上，实验装置取材简单，实验效果明显，直观性强，能给学生视觉上的冲击，有效提高学习的积极性通过实验纠正学生知识误区，让学生真正理解所学知识。

《焦耳定律》教学设计

一、教学目标

(一)知识与技能

1.能通过实例，认识电流的热效应。

2.能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律。

3.会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防治。

(二)过程与方法

体验科学探究过程，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。

(三)情感态度和价值观

会解释生活中一些电热现象，通过学习电热的利用与防止，学会辩证地看待问题。

二、教学重难点

电热是指电流做功把电能转化为内能，电热的大小与哪些因素这个实验从提出问题、猜想、设计实验、进行实验与收集证据、得出结论几个方进行研究。重点是研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，实验中要采用控制变量的方法。研究电热与电阻关系时要控制电流和通电时间相同，设计出的电路要使用两个不同的电阻串联。研究电热与电流的关系的设计是一个难点，电阻相同改变电流，可以利用并联分电流的思想，也可以两个电路来完成。

焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。

重点：通过实验研究电热与电流、电阻和通电时间的关系，并确定研究方法及实验操作中各个环节应注意的问题。

难点：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。

三、教学策略

电流做功的过程就是把电能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。本节研究的是把电能转化为内能多少，生活中的用电器工作时都伴有热的现象，用此引入电流的热效应，从电炉丝与连接的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量的方法。研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低一些，体现了从简入难的层次性。设计实验时结合了电路的特点，利用串联电路使两电阻的电流相等，利用分电压的方法使两电阻的电流不相等。

电热与电功的联系与区别，可以通过公式推导的方法得出在纯电阻电路中Q=W，在非纯电阻电路中，电热只是电功的一部分。也可以从能量转化的角度来比较电热与电功，电热是指把电能转化为内能，而电功是把电能转化为其它形式的能，电热只是电功的一部分。

四、教学资源准备

校园局域网、多媒体课件整合网络、家庭电路演示板(含电能表)、功率不同的用电器(如热得快和白炽灯)、电源、开关、导线、规格已知的小灯泡、滑动变阻器等。

五、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

复习提问

（2分钟）

1．电功的大小与哪些因素有关？如何计算？

2．能说出一些用电器工作时能量的转化情况？

学生按要求回忆，回答。

为本节课作知识上的铺垫。

创设情景

引入新课

（3分钟）

电流在电路中做功，可以将电能转化为其它形式的能，如电动机、电灯发光、电视机工作……。

当这些用电器工作一段时间后，我们触摸它们的有关部位，会有什么感觉？这是什么原因？

学生说出常见用电器工作过程中能量的转化。

电流通过导体时电能转化成内能。

创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。

联系实际，引入新课。

铬铁……

新课教学（28分钟） 电流的热效应

投影：电饭锅、取暖器、油灯、电炉丝、电

这些用电器工作时有什么共同特点？

导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？说明什么？

一、提出问题

电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？

二、猜想与假设

提示：电热是电流通过电阻时产生的热量，电路中有电压不一定有电流，所以电压对电流通过电阻产生热量的多少没有影响。（排除电压这个物理量）

电流通过导体产生热量的多少与________________有关。

你能结合实例说出这三个因素对电热的影响吗？

三、设计实验

要研究电流通过电阻产生热量与电阻的关系，如何设计实验？如何比较产生热量的多少？

四、进行实验

展示实验装置1

观察本实验装置，思考：

系？

1．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关 2．两电阻为什么要串联？

3．如何比较电流通过电阻放出热量？

4．设计实验数据记录表格

上升情况，把实验结果填入表格中。

电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的

分析实验数据，可以得到什么结论？

展示装置2

系？

丝？

1．本装置可以用于研究电热与哪个因素的关 2．右边电阻丝上为什么要再并联一根电阻

3．如何比较电流通过电阻放出热量？

上升情况，把实验结果填入表格中。

4．设计实验数据记录表格

电路接通，进行实验，观察U形管中液柱的

分析实验数据，可以得到什么结论？

对于某一个电阻，在电流一定时，通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。

五、分析论证，得出结论

对以上两个实验进行总结，电流通过电阻产生热量多少与电流、电阻和通电时间。

学生总结：

这些用电器工作时都是把电能转化成内能。

（得出电流的热效应的概念）

电热的大小可能与导体的电阻有关。

学生结合生活实际进行猜想:

电流、电压、电阻、通电时间……

学生举例证明猜想的合理性。

学生讨论：

实验时要控制电路中的电流相等，改变电阻，比较在相同时间内放出热量的多少。

的多少

可以通过加热相同物体，比较物体吸热升温

学生观察实验装置讨论得出：

1．本装置研究电热与电阻的关系。

2．电阻串联，可以使流过两根电阻丝的电流和通电时间相同。

3．通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。

电流I/A

R1

R2

电阻/Ω

5

10

产生热量（多/少）

4．实验数据表格

学生根据实验数据，得出结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多。

学生观察实验装置讨论得出：

1．本装置研究电热与电流的关系。

2．使右边容器中的电阻丝中的电流与左边容器中的电阻丝不等（左边电流大于右边电流）。

3．通过左右两管液面的高度差来比较，液柱上升的越高，放出热量越多。

4．实验数据表格

电阻R/Ω

R1

R2

电流I/A

产生热量（多

/少）

学生根据实验数据，得出结论：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过电阻产生的热量越多。

学生总结以上两个实验：

电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过电阻产生热量越多。

培养学生总结问题的能力。

能力。

由生活现象培养学生发现问题并提出问题的

培养学生合理猜想，并分析猜想的合理性。学会排除不合理猜想。

培养学生利用控制变量的方法来设计实验。

通过分析实验装置的合理性来培养学生的设计实验的能力。

培养学生利用转换的方法把不易观察的量转换为易观察的现象。

学会设计实验数据记录表格

会根据实验数据得出结论，利用控制变量的方法准确的描述出结论。

结实验、描述实验结论的能力。

培养学生设计数据记录表格、分析实验、总

培养学生对实验数据综合分析能力。

焦耳定律

介绍科学家焦耳。

英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻成正比，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。

例题：一电热水器电阻丝的阻值为48．4Ω，正常工作时的电流为4．55A，工作10min放出的热量为多少J ？

练习：一取暖器接在家庭电路中，正常工作时的电流为6．8A，工作10min放出的热量是多少？

了解焦耳在电热上的成就

学生了解焦耳定律的内容，记住公式。

2×48．

学生快速的计算本题中的电热。

Q=I2Rt=（4．55A）4Ω×600s=6×105J

2×32．

学生结合欧姆定律进行计算

Q=I2Rt=（6．8A）3Ω×600s=9×105J

培养学生的人文精神、学习科学家的实事求是的精神。

教学目标

知识目标

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.能力目标

知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.情感目标

通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.教学建议

教材分析

教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.

做好实验是本节课的关键.教法建议

本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.

对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.教学设计方案

提问：

(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？

(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？

学生回答：发烫.是电流的热效应.

引入新课

(1)演示实验：

1、介绍如图9-7的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.

2、三种情况：

第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电阻越大，电流产生的热量越多.

第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多。

第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.

（2）焦耳定律

英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定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，这个规律叫做焦耳定律.

焦耳定律可以用下面的公式

表示：
Q=I2Rt

公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳（J）.

例题 一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量.

解：
I=U/R=36V/60Ω=0.6A

Q＝I2Rt＝(0.6A)2×60Ω×300s＝6480J

在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所作的功全部

用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q=W.W=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt，

(3)总结

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.

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，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.

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.探究活动

【课题】“焦耳定律”的演示

【组织形式】学生分组或教师演示 【活动方式】

1．提出问题

2．实验观察

3．讨论分析

【实验方案示例】

1．实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒．

2． 制作方法把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5ｃｍ左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住．点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上，如图1所示．

图1

3．实验步骤

（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉．这就表明：在电流强度和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多．

（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来．这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多．

（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来．在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大．这就表明：电流越大，电流产生的热量越多．

《焦耳定律》教学反思

《焦耳定律》这节课，主要突出的是科学探究过程。在整个教学过程中，不仅使学生掌握了知识，而且培养了他们分析归纳、动手操作、辩证思维的能力，充分体现了以学生为主体的教学思想和从生活走向物理，从物理走向社会的教学理念。

对于《焦耳定律》这节课，教材中设计了演示实验，由于实验装置比较复杂，且演示实验不能使每一位学生都动手参与，教学效果并不理想，我就决定把这个实验用课件在大屏幕上展示，由学生自己模拟动手。课件模拟过程逼真，学生很快就能自己得出“电流的热效应与导体电流、电阻、通电时间的关系”的实验结论。

本节课中，我利用生活视频和Flash再现生活原型，将需要很多环境和时间的知识与探究过程在短短的一节课内让学生如同亲临，极大地提高了学生的认知范围。在这个过程中不仅教给学生知识，而且交给学生学习知识的方法，使学生终身受益。所以说多媒体课件的应用不仅形象直观，而且能吸引学生的注意力，活跃课堂气氛，提高了课堂教学的效率。课堂教学是一门缺憾的艺术，再好的教学设计，在实施教学的过程中也难免出现这样那样的缺憾。在教学过程中，我担心教学内容没法按时完成，因此，有些体现学生主动性的动手、动口的活动还不够到位。所以，以后在课堂教学过程中我还应注意多关注学生，充分让学生发表自己的见解 。

总之，这节课在新课程教学理念的指导下，传统的接受式教学模式被生动活泼的探究式学习活动所取代。课堂活起来了，学生动起来了：敢想、敢问、敢说、敢做，充满着求知欲和表现欲。我将吸取本节课优点，在未来的教学中练好基本功，多向同行们请教，多学新课程理论，使以后的教学更加活泼、生动。

物理教案－焦耳定律

教学目标

知识目标

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.

能力目标

知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.

情感目标

通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.

教学建议

教材分析

教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.

做好实验是本节课的关键.

教法建议

本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.

对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.

教学设计方案

提问：

灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？

电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？

学生回答：发烫.是电流的热效应.

引入新课

演示实验：

1、

介绍如图9-7的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.

2、

三种情况：

第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电阻越大，电流产生的热量越多.

第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多.

第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.

（2）焦耳定律

英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定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，这个规律叫做焦耳定律.

焦耳定律可以用下面的公式

表示：Q=I2Rt

公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆，通过的时间t的单位要用秒这样，热量Q的单位就是焦耳（j）.

例题 一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量.

解：
I=U/R=36V/60Ω=0.6A

Q＝I2Rt＝2×60Ω×300s＝6480j

在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所作的功全部用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功w，即Q=w.w=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt，

总结

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.

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，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.

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.

探究活动

【课题】“焦耳定律”的演示

【组织形式】学生分组或教师演示

【活动方式】

1．提出问题

2．实验观察

3．讨论分析

【实验方案示例】

1．实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒．

2． 制作方法

把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5ｃｍ左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住．点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上，如图1所示．

图1

3．实验步骤

（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉．这就表明：在电流强度和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多．

（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来．这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多．

（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来．在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大．这就表明：电流越大，电流产生的热量越多．

版权说明：作品于网上，版权归作者所有，如果无意中侵犯了您的版权，请来信告知，本站将在3个工作日内

《焦耳定律》教案设计

谢永胜

2010年春季学期

【学习目标】

1．阐述"验证焦耳定律"实验的思想方法；
确认电流产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流及通电时间的关系。

2．复述焦耳定律的内容，写出焦耳定律的公式及热量的国际单位。

3．解释Q＝W成立的条件。

4．应用Q＝I2Rt和I＝ 等公式进行有关计算。

【主体知识归纳】

1．焦耳定律的内容是：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．焦耳定律公式：Q＝I2R。

3．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，也就是电流所做的功W全部用来产生热量Q，那么，电流产生的热量就等于电流所做的功，即Q＝W。

【基础知识精讲】

1．"验证焦耳定律"实验的思想方法

在这个实验中，再次运用了控制变量的方法，请阅读实验内容，思考下列问题：
（1）通过观察比较什么现象来说明电流通过导体产生热量的多少? （2）在第一次实验中，为了定性研究电流产生的热量与电阻的关系，应控制哪些条件？怎样控制？ （3）在第二次实验中，为了定性研究电流产生的热量与电流强度的关系，应控制哪些条件？怎样控制？

（4）在第三次实验中，为了定性研究电流产生的热量与时间的关系，应控制哪些条件？怎样控制？

（5）通过实验，可以得出什么结论？ 2．怎样理解和应用焦耳定律? 焦耳定律Q＝I2Rt是一个实验定律，是焦耳在大量实验的基础上总结得出的，定量地表示了电能转化为内能的规律。

焦耳定律中"电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比"，这句话你是怎样理解的? 应用焦耳定律解决问题时，公式中的各物理量必须对应于同一段电路或同一个导体。如果电路中存在多段电路或多个导体，必须注意它们各自的对应关系，不可"错位"。

例1

电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用时，在相等时间内产生的热量与原来产生的热量之比为 A．3∶4

B．4∶3

C．4∶1

D．1∶4 解析：本题中，由于电阻变化而使电路发生了变化，应认清哪些物理量变化，哪些物理量不变，全面进行分析．

例2 某电热水器内有R１、Ｒ２两根电热丝，在电压不变的情况下，单独接通Ｒ１或

Ｒ２，热水器中的水需要15 min或20 min将沸腾．问：（1）若将Ｒ１、Ｒ２串联使用，这些水多少时间才能沸腾?（2）若将Ｒ１、Ｒ２并联使用，这些水多少时间才能沸腾? 解析：由于电源电压U不变，两根电热丝单独使用放出的热量分别为：

即Ｒ２＝２Ｒ１ 当Ｒ１与Ｒ２串联时

Ｒ串＝Ｒ１＋Ｒ２＝Ｒ１＋２Ｒ１＝３Ｒ１ 且Q串＝Q１

即 ｔ串＝ ｔ１

ｔ串＝ ·ｔ１＝ ×１５ min＝45 min

ｔ并＝ ｔ１＝ ｔ１＝ ×１５ min＝１０ min．

方法指导：不论是一根电热丝通电，还是两根电热丝（串联或并联）通电，它们对电热水器中的水供给的热量是相同的．这是解答本题的关键．而且，由于电源电压不变，选择Q＝ ｔ分析问题较为方便。

【同步达纲练习】

1．公式Q＝W成立的条件是__________________。

2．在研究焦耳定律的实验中，观察比较图9－19中的实验现象（R甲＞R乙），可知电流产生的热量跟________有关；
观察比较图9－20中的实验现象（I2＞I1），可知电流产生的热量跟________有关。

图9－19

图9－20

3．在研究焦耳定律的实验中，为什么将甲、乙两电阻串联在电路中？滑动变阻器在该实验中起什么作用？

4．通过某电阻的电流为I时，在时间t内放出的热量为Q；
如果要在 的时间内放出2Q的热量，通过该电阻的电流应为__________．

5．在"验证焦耳定律"的实验中，为了比较电流通过两根不同电阻丝放出热量的多少，必须同时保持 A．通电时间相等和电流相等 B．电阻相等和电流相等

C．电阻相等和通电时间相等

D．电阻相等、电流相等、通电时间相等

6．用两根电热丝（R甲＞R乙）烧水，若电源电压不变，在其他条件相同的情况下，下面哪种方法可使水温升高得最快

A．只使用甲

B．只使用乙

C．两根串联

D．两根并联

7．将一段电阻丝通电后，10 min可将一壶水烧开，现将这段电阻丝对折后将两端接在同一个电源上，将同样一壶水烧开的时间

A．仍为10 min

B．小于10 min

C．大于10 min

D．无法判断

8．如图9－21所示，a、b、c、d是四个装有温度相同、质量相同的水的相同容器，每个容器中放入由相同材料、相同粗细的电阻丝烧成的发热线圈，每个线圈的长度如图所示，如果同时通电，经过一段时间后，则水温最高的是

图9－21

A．容器a

B．容器b

C．容器c

D．容器d 9．两条电阻丝的电阻之比R1∶R2＝3∶2，通过它们的电流强度之比为I1∶I2＝2∶1，在相同时间内它们产生的热量之比是 A．3∶1

B．2∶3 C．3∶2

D．６∶1 10．有一种叫"热得快"的电加热器，用来烧开水．当把它接在220 V的电源上时，要求在20 min内能产生4.84×105 J的热量，那么它的电阻应设计成多少欧？

11．在图9－22电路中，R1＝2 Ω，R2＝４ Ω，电压表示数为3 V．求：

图9－22

（1）电阻R2上每分钟放出的热量． （2）电路每分钟消耗的电能．

【思路拓展题】 做一做 想一想

1．A、B、C是三段"4B"铅笔芯，A、C等长，（8～10 cm），B为A长的一半．按图9－23连接电路，并固定于竖直木板上，用蜡（或凡士林）将火柴粘在铅笔芯上．接通电源（12～24 V）一段时间后，便可看到C、A、B上的火柴依次因蜡受热熔化而掉落．

图9－23

（1）比较A、B，通过二者的电流是否相同，电阻是否相同?通电时间是否相同?为什么A上的火柴先落下? （2）比较A、C，通过二者的电流是否相同?电阻是否相同?通电时间是否相同?为什么C上的火柴先掉下? 2．近几年，我国城乡许多地区在进行电网改造，改造的内容之一就是把输电线换成更粗的．结合焦耳定律谈一谈这样做的目的．

参考答案

【同步达纲练习】

1．电流所做的功全部用来产生热量 2．电阻的大小

电流的大小

3．在研究热量跟电阻的关系时，必须保持电流和通电时间相同，将甲、乙两电阻串联在电路中，使流过电阻丝的电流相等．在研究热量跟电流的关系时，用滑动变阻器改变电路中的电流，观察比较电流不同时，同一根电阻丝在相同时间内产生的热量是否相同． 4．2 I 5．A 6．D 7．B 8．D 9．D 10．120 Ω 11．（1）I2＝I1＝ ＝ ＝1.5 A Q2＝I22R2t2＝（1.5 A）2×4 Ω×60 s＝540 J （2）Q1＝I12R1t1＝（1.5 A）2×2 Ω×60 s＝270 J

Q＝Q1＋Q2＝540 J＋270 J＝810 J 【思路拓展题】 做一做·想一想 1．（1）通过A、B的电流相同，A和B的电阻不同，RA＞RB，通电时间相同．根据Q＝I2Rt在I、t一定时，电阻R越大，产生的热量Q越多，所以A上的火柴因蜡受热熔化先落下．

（2）通过A、C的电流不同，IA＜IC，A、C的电阻相同，即RA＝RC，通电时间相同．根据Q＝I2Rt，在R、t一定时，电流I越大，产生的热量越多，所以C上的火柴因蜡受热熔化先落下．

2．减小输电线的电阻，从而减小电流产生的热量，以免输电线被烧坏．

第4节《焦耳定律》教案设计

本资料为woRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址

第四节

焦耳定律

【教学目标】

知识与技能

、知道电流热效应的现象及能量的转化。

2、通过探究影响电流热效应的因素，理解焦耳定律的内容，能够利用焦耳定律公式进行简单的计算。

3、会利用焦耳定律解释一些生活中简单现象。

4、举例说出生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法。

过程与方法

通过实验探究，培养学生的实验探究的能力和理论分析的能力，体会运用控制变量法和转换法进行实验。

情感、态度与价值观

通过学习能够把所学知识应用到实际生活中去，树立学好科学文化知识为社会服务的观念。

【教学重难点】

重点：焦耳定律、电流热效应的应用、电热的计算

难点：电热大小的影响因素的猜想和实验设计。

【教学准备】或【实验准备】

多媒体、电阻丝（1个10欧、3个5欧的电阻丝）、密封容器（2个）、U形管（装有颜色的液体）、橡胶管、烧瓶（1个）、煤油、温度计（1个）、学生电源（12V）、开关、秒表、导线（若干）

【教学过程】

主

要

教

学

过

程

教学内容

教师活动

学生活动

一、创设情景、导入新课

二、进行新课

实验准备

探究实验

、探究产生热量Q与电阻R的关系

2、探究产生热量Q与电流I的关系

3、探究产生热量Q与通电时间t的关系

产生热量Q与消耗电能w的关系

电热的利用和防止

【情景创设】：

XX百年一遇的雪灾席卷整个南方，电线上结了厚厚的冰，竿倒线断，给人们的生活带来了很多不便，造成经济损失XX亿。科技人员攻关研究出“直流融冰”新技术，对冰熔化，避免了巨大的经济损失。你知道这种新技术的基本物理原理吗？

（设计意图：利用中国重大事件为背景，激发学习兴趣）

【板书课题】：我们今天就来学习第十八章第四节《焦耳定律》

【引入】：像电暖气等生活中很多用电器，通电以后会产生热量。你还知道哪些电加热的设备吗？

【小结】：电流通过导体时，导体要发热，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。

【质疑】：“小太阳”电暖气和电炉都是由电炉丝发热，电炉丝A和导线B相连，通过它们的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不热呢？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少跟哪些因素有关？请同学们作出合理猜想。

（注：学生猜想因素有哪些，不一定能想到，老师适时给以提示。）

【实验指导】：电流产生热量有多有少，你能从提供的器材中，比较出热量的多少吗？电阻丝、密封容器（带有小孔）、U形管（装有颜色的液体）、橡胶管、烧瓶、煤油、温度计

【播放&点拨】：转换法反映产生热量的多少

方案一

方案二

（说明:若学生想不到，老师可展示。）

方案一：电阻丝加热密封容器中的空气，U形管中液面形成

；
液面差越大，产生的热量越

。

方案二：烧瓶内装有煤油，电阻丝产生热量会使温度升高，用

测量温度；
温度越高，产生热量的越

。

【小结】：实验中，将不易观察到的现象通过其它直观形象显示出来，我们称之为转换法。以上两种方案中，加热空气快？还是加热煤油速度快？

【过渡】：所以我们就选用第一种方案，进行实验探究。

（设计意图：发挥学生的主观能动性，培养学生的创造思维）

实验一：探究产生热量Q与电阻R的关系

【实验指导】：

1、通过我们的猜想电流产生的热量可能与多个因素有关，应该采用什么探究方法？

2、当探究产生热量Q与电阻R的关系时，如何控制变量呢？一个10欧、两个5欧的电阻丝，我们怎么选？

3、如何才能更好地让通过两个电阻的电流、通电时间一样？

【进行实验】：

【引导】：哪个电阻的液面差明显？说明了哪个电阻产生的热量多？可以得到什么结论？

（设计意图：通过一个完整的实验探究，让学生掌握其过程。）

实验二：探究产生热量Q与电流I的关系

【实验指导】：

1、当探究产生热量Q与电流I的关系时，如何控制变量呢？

2、一个10欧、两个5欧的电阻丝，我们怎么选？

3、两个容器中密封同样的电阻，在另一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，因此通过两容器中的电阻的电流就不同。

【进行实验】：

（设计意图：通过电路图便于学生更好理解通过两密封容器内电阻丝的电流为何不等）

【引导】：哪边液面差明显？是电流大的还是电流小的产生的热量多？可以得到什么结论？

实验三：探究产生热量Q与通电时间t的关系

【实验指导】：当探究产生热量Q与通电时间t的关系时，应该怎么做呢？我们可以第一次通电5s，第二次通电10s.

【进行实验】：

【引导】：哪次通电形成的液面差明显？可见产生的热量多少与通电时间有什么关系？

【师生共同总结】：当电流通过导体时，电流越大、电阻越大、通电时间越长，产生的热量越多。

【自学指导】：英国物理学家焦耳首先对此作出了卓越的探究，请大家阅读课本100页第二部分以及图18.4-4《焦耳简介》，回答以下问题：

、焦耳定律的内容是什么？

2、公式如何表示？

3、每个物理量的单位分别是什么？

【板书】

焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。

公式：Q

=

I²Rt

【例题】一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少j热量？

【学生示范】解：通过电阻丝的电流为：

电流产生的热量为：

Q=I²Rt=²×60Ω×5×60s=6480j

【指导】理清学生的解题思路，规范解题过程

【针对练习】某导体的阻值为4Ω，通过0.5A的电流时，则1min产生多少热量？

（设计意图：通过例题让学生养成规范解题过程和良好的书写习惯。）

【学以致用】

、我们学习了焦耳定律，你能回答当电炉丝A和导线B通过的电流相同，为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？

2、你知道“直流融冰”新技术，即在输电线路中输入3000A左右的大电流，对冰熔化的物理原理吗？

（设计意图：让学生从生活中走进物理，探索物理知识的奥秘，再从知识的殿堂中回归生活。）

【设疑】电视机、电动机、电暖气都标有“220V，200w”，把它们并联在220V的电压下，则相同时间内产生热量Q最多是？为什么？

【点拨】（1）电流通过导体时，如果电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式能量，那么，电流产生的热量Q和消耗的电能w的关系是Q=w,这样的电路称为纯电阻电路。例如电炉，电饭锅，电热水器，电烤箱，电热水壶等用电器，计算热量还可用Q=

=

=

=

。

（2）像电动机、电视机消耗的电能除转化为内能还转化为其它形式的能，这样的电路称为非纯电阻电路，Q

w。所以计算非纯电阻电路产生的热量只能用公式Q=I²Rt。

（设计意图：让学生进一步理解电流产生的热量Q的计算，认识得到提升，能够灵活运用公式。）

【自学指导】：阅读教材P101“电热的利用和防止”讨论回答下列问题：

（1）、电热对我们是有利还是有害的？

（2）、生活中我们是如何利用电热的？

（3）、有时电热会给我们造成什么危害？我们又是如何防止的呢？

【展示】

电热器的优点:

清洁卫生，无污染，效率高，便于调节温度。

电热的危害：电热过多，损坏物品

电熨斗忘记关电源

在高温下，长时间使用电脑

防止措施：设法散热

（1）加散热窗

（2）加风扇

（设计意图：从课堂走向生活,让学生发现生活中电热的利与弊,便于学生理解和应用──“生活是最深刻的实验”，渗透安全用电教育，体现新课标的“情感、态度、价值观”。）

观看并思考

电热水器、电熨斗、热得快、电饭锅等等

猜想：

、与电流的大小

2、与电阻的大小

3、与通电时间的长短

4、……

小组讨论

、电阻丝加热密封容器中的空气，推动U形管中液体，形成液面差

2、电阻丝加热煤油，用温度计测量煤油的温度

液面差、多

温度计、多

方案一快；

方案二煤油的比热容比空气的大，需要吸收更多的热量才会升高，所以慢

小组讨论

、控制变量法

2、应让电流、通电时间一样，改变电阻的大小；
选一个5欧和一个10欧的

3、将两个电阻串联

观察实验现象

、10欧的液面差大

2、电阻大的产生热量多

3、当通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。

小组交流、讨论

、让电阻、通电时间一样、改变通过电流的大小

2、选两个5欧的电阻丝

观察实验现象

、左边液面差明显

2、电流大的产生热量多

3、当导体的电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多。

学生回答

让电阻、电流一样、改变通电时间的长短

观察实验现象

、第二次液面差大

2、通电时间越长，产生的热量越多

3、当通过导体的电流和导体的电阻大小相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。

自主学习、回答问题

、电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。

2、Q=I²Rt

3、Q—焦耳（j）

I—安培（A）

R—欧姆（Ω）

t—秒（s）

练习

产生60j的热量

讨论、交流

、导线的电阻很小，而电炉丝的电阻很大，由焦耳定律Q=I²Rt可知，在相同时间内电流越大、热量越多，因此电炉热得发红，而导线却不热。

2、当电阻、通电时间一定时，电流越大产生的热量越多

讨论、交流

由w=Pt可知，消耗的电能一样多；

电视机：w=Q+光能

电动机：w=Q+机械能

电暖气：w=Q

所以，电暖气产生的热量多

自主学习

回答问题

、既有利又有害

2、电熨斗、电饭锅、电热水器等

3、烧坏用电器；

烫伤

4、（1）电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘布罩拿开。

（2）电脑里安装了微型风扇，把热吹走

（3）不要长时间使用

观看

增强安全意识

了解方法

课堂小结

回顾本节课的学习内容

见附件1

学生梳理知识

课堂检测

师巡视、讲评

见附件2

完成检测题

布置作业

见附件3

课后完成

【板书设计】

第四节

焦耳定律

一、电流的热效应：

三、焦耳定律

、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。

2、公式：Q=I²Rt

3、与消耗电能的关系：Q=w（纯电阻电路）

四、电热的利用和防止

电热器的优点:

清洁卫生，效率高，方便调温。

防止措施：设法散热

（1）加散热窗

（2）加风扇

【教学反思】

一、教案的“亮点”

、本节重点内容探究电热跟哪些因素有关的全过程，从猜想到设计实验到得出实验结论，都是在老师的引领下学生经过认真的思考和讨论而完成的。尤其是设计实验的环节，教师充分调动学生的学习积极性和创造能力，设计出了多种实验方案，并对每一种方案的优缺点进行评估，使学生的设计实验的能力得到了锻炼，较好的渗透了物理思想。在整个教学过程中，不仅使学生掌握了基础知识，而且提高了他们分析实验现象、归纳总结、辩证分析的能力，充分体现了以学生为主体的教学理念。

2、整堂课坚持以学生为主体、教师为主导教学思想，坚持“先学后教”、“以学定教”、“以教促学”教育理念。例如：（1）用“转换法”体现产生热量的多少，先让学生根据提供的器材设计实验，比较产生热量多少的方法。（2）探究影响电热的因素，先让学生根据现象提出猜想，再由学生设计实验方法进行探究，观察实验现象，讨论、交流、得出结论。在探究的过程中，教师起到引导、点拨的作用。（3）焦耳定律的学习上，学生自己能学会的自己学，教师引领、规范学生的学习方法和解题过程。（4）在电热的利用和防止方法上，先由学生自主学习，教师再拓展延伸，渗透安全用电意识，又体现了新的教育理念。

二、存在的问题

由于本节课的内容多、容量大故将本课的实验为演示实验探究课，不能让学生亲身动手探究，影响了学生的积极性。由于实验器材较小，不能让所有的学生都看清楚，降低了部分学生的探究热情。

附件1：

附件2：

【课堂检测】

.电热器是利用电流的

制成的加热设备，是将

能转化为

能的过程，请你再写出两种常见的电热器：①

;②

。

2、一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210欧姆，它的额定功率是多大？在额定电压下通电10分钟产生多少热量？

3、小宇同学按如图所示的装置，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，R甲>R乙。

①闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是

。

②一段时间后，可观察到甲瓶中温度计的示数

（填“大于”、“小于”或“等于”）乙瓶中的温度计的示数。

③由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻越大，产生的热量

。

4、在家庭电路中，导线相互连接的位置往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾．这是为什么?

答：导线相互连接的位置电阻较___________，根据Q=__________可知：通电时间、电流一定时，_____________________________与导体的_____________成正比，所以在家庭电路中，导线相互连接的位置往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾．

5.电热既有有利的一面，也有有害的一面，要防止它造成的危害，你能各举两例吗？

【参考答案】

、热效应

电

内

电热器电烙铁等

2、解：P额=U2/R=2/1210Ω=40w

Q=Pt=40w*10min*60s/min=24000j

3、①相等②大于③越多

4、大

I²Rt

产生的热量

电阻

5、有利：①用电水壶烧水方便②用电暖气取暖，无灰尘等

有害：①不用的电熨斗、电视机要及时关闭②家庭电路要经常检修，以免发生短路等

附件3：

质检部门检查发现，伪劣电热器的电源线的芯线一般比合格产品的细，使用时存在很大的安全隐患．请你对各类用电器的芯线进行调查，若不合格运用物理知识解释存在的安全隐患．

第二章、恒定电流

第五节、焦耳定律（1课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。

2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。

3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。

4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。

（二）过程与方法

通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。

（三）情感态度与价值观

通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。

三、重点与难点：

重点：区别并掌握电功和电热的计算。

难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。

四、教学过程：

（一）复习上课时内容

要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用 。

提出问题，引入新课

1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）

2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。

本节课将重点研究电路中的能量问题。

（二）新课讲解---第五节、焦耳定律

1 能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。

——李政道

1．电功和电功率 （1）．电功

定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。

实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。

【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。

在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。

对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。

表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。

单位：焦耳（J）。1J=1V·A·s （2）电功率

①定义：单位时间内电流所做的功

②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）② 上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。

③单位：为瓦特（W）。1W=1J/s ④额定功率和实际功率

额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。

这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再

2 能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。

——李政道

者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。

电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。

2学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=IRt，电

2流做这么多功，放出热量Q=W=IRt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。

错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？

英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。

2．焦耳定律——电流热效应 （1）焦耳定律

内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。

2表达式：

Q=IRt ③

【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；
这时W= Q=UIt=I2Rt

2（2）热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=IR ④

【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。

关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W 》Q。即W=Q+E其它

或P =P 热+ P其它、UI = I2R + P其它

引导学生分析P56例题（从能量转化和守恒入手）如图

再增补两个问题（1）电动机的效率。（2）若由于某种原因电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？

最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意，在非纯电阻电路中，欧姆定律已不适用。

2（三）小结：对本节内容做简要小结。并比较UIt和IRt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；
在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的

3 能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。

——李政道

能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。

（四）巩固新课：

1、复习课本内容

2、完成P57问题与练习：作业2、4，练习1、3、5。建议在对1的证明后，把相应的结论归入串、并联电路的规律中。

补充练习：某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m／s2

）。（4Ω）

能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。

——4 李政道

欧姆定律教学设计

楞次定律教学设计

库仑定律教学设计

口耳目教学设计

大象耳朵教学设计

推荐访问:教学设计 定律