18.4 焦耳定律（导学案）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（人教版）

18.4 焦耳定律（导学案） 【学习目标】 1. 能通过生活实例，认识电流的热效应。 2. 能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。 3. 通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。 【学习重点】焦耳定律的理解及应用。 【学习难点】焦耳定律的理解及应用。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 电流的热效应 电流通过导体时将电能转化为 的现象叫做电流的热效应。只要有电流通过导体，因为导体有一定的电阻，就会发生电流的热效应。 2. 焦耳定律 （1）焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。 （2）用公式表示Q=   3. 电热的利用和防止 （1）电热的利用：各种电热器都是利用 的设备，例如 、电热水器、电熨斗等。 （2）电热的防止：如果用电器聚集的电热过多，温度过高，有可能烧坏电器，甚至引发火灾。电脑主机里装有风扇、散热器等，都是为了加快 。 【合作探究】 探究一、电流的热效应 1. 电流的热效应 【想一想】寻找以下用电器的共同特点：电热毯、电水壶、电饭煲、烤箱等。 分析：这些用电器工作时都要消耗电能，都会发热，在工作过程中，电能转化为 能。 【总结】 电流通过导体时电能转化成 能，这种现象叫做电流的热效应。 2. 探究影响电流热效应的因素 【提出问题】电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 【猜想及其依据】 ①可能与通过导体的 有关。因为导体在通入电流时才会发热，所以电流通过导体时产生热的多少跟电流有关； ②可能与导体的 有关。导线和电熨斗串联接入电路，电流是相同的，电熨斗热的温度高，而导线几乎不热，电流产生的热可能与电阻有关。 ③可能与通电 有关。由生活经验可知，通电时间越长，电流产生的热量也会越多。 【设计实验】 （1）实验装置介绍（焦耳定律演示器） 两个透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。两个容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝 联在一起接入电路。 （2）实验原理 如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的 多。图中，因为Δh右＞Δh左，所以电流通过 侧的电阻丝产生的热量多。 （3）研究方法 ①控制变量法：在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。 ②转换法：实验中通过观察U形管液面的 来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。 （4）实验器材 学生电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器等。 为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。 （5）实验记录表 实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间 关系 U形管液面 高度差⊿h 左 右 左 右 左 右 左 右 1 相等 5 10 相等 2 大 小 相等 相等 【进行实验】 （1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系 如图所示，将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。 （2）探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系 在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同，I1= I2。从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。 闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。 （3）探究电流通过导体产生的热量跟时间的关系 闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒内U形管液面高度差的变化大小。 【收集证据】 实验次数 电流关系 电阻大小/Ω 通电时间 关系 U形管液面 高度差⊿h 左 右 左 右 左 右 左 右 1（甲图） 相等 5 10 相等 2（乙图） 大 小 相等 相等 甲 乙 【分析论证】 （1）分析实验步骤（1）发现：在电流和通电时间相等时， 越大，电流产生的热量越多。 （2）分析实验步骤（2）发现：在电阻和通电时间相等时， 越大，电流产生的热量越多。 （3）分析实验步骤（3）发现，在电流和电阻相等时， 越长，电流产生的热量越多。 归纳实验结论 （1）在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）在电阻相同、通电时间相同时，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 （3）在