15.4 焦耳定律（表格式教学设计）物理沪粤版2024九年级上册

15.4 焦耳定律（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 15.4 焦耳定律 教学 目标 物理观念 1．理解电流热效应 定义：电流通过导体时，电能转化为内能导致导体发热的现象（如电暖器发热、电水壶烧水）； 实例区分：能辨别生活中利用热效应的用电器（电烙铁、电饭煲）和需控制热效应的设备（电脑、电视机）； 2．掌握焦耳定律核心知识 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，各物理量单位：I（安培/A）、R（欧姆/Ω）、t（秒/s）、Q（焦耳/J）； 纯电阻电路拓展：当电能全部转化为内能时（如电热器），可结合欧姆定律推导Q=UIt=；3．了解热效应的应用与控制 应用：电热器（发热体用电阻大、熔点高的材料，如镍铬合金丝）； 控制：需散热的设备通过散热孔、散热片、风扇降温（如电脑CPU散热器）。 科学思维 1．强化控制变量法应用能力：探究“热量与电阻关系”时，控制电流、通电时间相同（串联电路）；探究“热量与电流关系”时，控制电阻、通电时间相同（并联或滑动变阻器改变电流），避免多变量干扰； 2．提升逻辑推导能力：从“电功率P=UI”和“欧姆定律I”推导纯电阻电路中Q=UIt=，理解“电能全转化为内能时，电热等于电功”；分析“电炉丝热得发红而导线不热”：导线电阻远小于电炉丝，根据Q=I2Rt，相同电流和时间下，电阻小则热量少； 3．培养定量分析思维：理解“Q∝I2”的特殊性：电流翻倍时，热量变为4倍，避免误认为“热量与电流成正比”。 科学探究 1．完整参与三大探究实验（教材活动） 实验1：探究热量与电阻的关系（控制电流、时间） 实验2：探究热量与电流的关系（控制电阻、时间） 实验3：探究热量与时间的关系（控制电流、电阻） 2．合作解决实验问题：讨论“为何用煤油不用水”（煤油比热容小，升温快，现象明显）、“温度计读数时要注意什么”（待示数稳定，视线与液柱相平）。 科学态度 与责任 1．结合电热器应用，认识“合理利用热效应”的价值（如电饭煲煮饭、电暖器取暖），避免浪费电能（如长时间空开电暖器）； 2．了解“热效应危害”（如电线接触不良发热引发火灾、电脑过热死机），树立“安全用电”意识（如定期清理电器散热孔）； 3．在实验操作中，养成“规范接线”（开关断开、滑动变阻器调至最大阻值）、“如实记录数据”的严谨态度，不篡改温度计示数； 4．结合“跨学科实践”，调查家庭用电器的节能情况（如选择带节能认证的电热器），培养低碳生活意识。 教材 分析 1．地位作用：本节是沪粤版九年级上册第十五章“电能与电功率”的应用延伸课时，承接15.2“电功率”（P=UI）和15.3“用电器正确使用”（额定参数），聚焦“电能转化为内能”的定量规律，是理解“电热器工作原理”“家庭电路安全”的关键，也为后续“电与磁”的学习奠定能量转化认知基础； 2．内容结构：教材以“实验探究→规律总结→应用控制”为主线，分三部分展开：第一部分“通电导体产生的热量与哪些因素有关”：通过3个控制变量实验，归纳热量与电阻、电流、时间的关系；第二部分“焦耳定律”：明确定律内容、公式及单位，补充纯电阻电路的公式推导；第三部分“电流热效应的应用与控制”：列举生活实例，区分“利用”与“控制”热效应的场景； 3．编写特点：以学生实验为核心（1个核心活动含3个子实验），注重“从现象到定量规律”（温度计示数变化→热量多少→数学关系），融入大量生活实例，符合九年级学生“实验驱动、联系实际”的认知需求。 学情分析 1．已有基础：学生已掌握“电功率公式P=UI”“欧姆定律I”，熟悉“控制变量法”（如探究影响电阻大小的因素），对“电流发热”有感性认知（如摸过发热的电水壶）； 2．认知难点：定量关系理解：易混淆“Q∝I2”与“Q∝I”，误认为“电流翻倍，热量翻倍”；公式应用：纯电阻与非纯电阻电路的区分（如电动机工作时，W>Q，不能用）；实验操作：串联电路连接时电表量程选择错误，或滑动变阻器调节不当导致电流不稳定； 3．学习特点：对“动手实验”（连接电路、观察温度计变化）兴趣高，但对“定量推导”（如Q=I2Rt的逻辑）需强化引导，避免机械记忆。 教学重点 1．焦耳定律的核心内容：理解“热量与电流二次方、电阻、时间成正比”的规律；掌握公式Q=I2Rt及单位换算，能进行简单计算（如电热器产生的热量）； 2．实验探究：用控制变量法完成“热量与电阻、电流、时间关系”的实验，正确记录数据并归纳结论；理解实验中“煤油的作用”“串联/并联电路的选择”； 3．热效应的应用与控制：区分生活中利用热效应的用电器和需散热的设备；解释“电炉丝热而导线不热”等生活现象。 教学难点 1．定量规律的理解：突破“Q∝I2”的抽象性，通过“电流翻倍→热量4倍”的实例计算，强化“二次方关系”； 2．公式的灵活应用：区分纯电阻（Q=W，可推导Q=UIt）与非纯电阻电路（Q<W，仅能用Q=I2Rt），避免公式滥用； 3．实验设计逻辑：理解“探究热量与电流关系时，为何需控制电阻相同”，避免因变量混淆导致结论错误。 教师活动 学生活动 导入新课 1．生活化情境导入：演示实验：通电的电暖器（或电烙铁）发热，触摸其导线（几乎不热），提问：“为什么电暖器的发热体热得发红，而连接的导线却不怎么热？电流产生的热量多少与什么有关？”； 展示图片：电水壶烧水、电脑散热片，引出“电流热效应”概念，点明课题“15.4焦耳定律”； 2．例题1（概念辨析）：下列设备中，利用电流热效应工作的是（ ） A．笔记本电脑 B．电风扇 C．电熨斗 D．电视机 【解析】A、D需控制热效应（散热），B将电能转化为机械能，C将电能转化为内能（热效应）。答案：C 【设计意图】1．演示+触摸：用学生熟悉的电暖器和导线，通过“温差对比”直观引出“热量多少与因素有关”的核心问题，激发探究欲； 2．例题辨析：即时强化“电流热效应的应用场景”，为后续实验铺垫。 1．观察演示实验，触摸导线感受温度差异，激发探究兴趣； 2．完成例题1，同桌互查，错误者分析原因（如“误选B是混淆‘机械能’与‘内能’”）。 学习新课【模块一：探究电流产生的热量与哪些因素有关】 引出问题：“电流产生的热量，是否与电阻、电流、通电时间有关？如何通过实验验证？”合作探究实验（分3个子实验）： 1．实验1：热量与电阻的关系（控制电流、时间）：教师指导：①电路连接：将R1=5Ω、R2=10Ω串联（确保电流相同），锥形瓶内装等量煤油，插入温度计；②操作规范：记录初始温度t0，通电1min后记录t1，再通电1min记录t2；学生活动：分组操作，记录数据（如R1升温5℃，R2升温10℃），得出“电阻大，热量多”； 2．实验2：热量与电流的关系（控制电阻、时间） 教师指导：①电路设计：用两个10Ω电阻，一支路直接接入，另一支路串联滑动变阻器（改变电流），并联在电源两端（确保电压相同，电阻相同）；②现象观察：通电1min，比较两支路煤油升温（电流大的升温快）； 学生活动：讨论“为何用并联电路”（控制电阻、时间，改变电流），记录结论“电流大，热量多”； 3．实验3：热量与时间的关系（控制电流、电阻） 教师指导：复用R1=5Ω，通电1min、2min、3min，记录温度；学生活动：观察到“时间越长，升温越高”，归纳“时间长，热量多”； 【小组讨论】“实验中用煤油而不用水，为什么？” 【得出结论】煤油比热容小，相同热量下升温更明显，实验现象更易观察； 【随堂测试】1．探究“热量与电阻关系”时，应采用______电路（填“串联”或“并联”），目的是______； 答案：串联；控制电流和通电时间相同 2．某电阻丝通电时间越长，产生的热量越多，说明热量与______有关（填物理量）； 答案：通电时间 【设计意图】1．系列实验：通过“控制单一变量”的递进式实验，让学生亲历“现象→数据→结论”的过程，落实科学探究目标； 2．讨论释疑：针对“煤油选择”的实验细节，深化对“实验器材选择依据”的理解，突破实验设计难点。 1．分组完成3个实验，记录数据，讨论结论； 2．随堂测试：独立完成题目，小组互评，对“控制变量法”理解错误者，结合实验操作纠正。 学习新课【模块二：焦耳定律——规律总结与公式应用】 引出问题：“如何用数学公式定量描述电流、电阻、时间与热量的关系？” 1．定律推导 教师讲解：英国物理学家焦耳通过400多次实验，总结出“Q∝I2Rt”，公式为Q=I2Rt；单位说明：I（A）、R（Ω）、t（s）→Q（J），举例“1A电流通过1Ω电阻1s，产生1J热量”； 纯电阻拓展：当电能全转化为内能时（如电热器），结合，推导Q=UIt=； 2．教材例题解析（电热器产热计算）：题目：电热器接220V电源，电阻100Ω，通电8min产生多少热量？ 步骤：①单位统一：t=8min=480s； ②求电流：； ③算热量：Q=I2Rt=(2.2A)2×100Ω×480s=2.3×105J； 拓展：用Q=验证（Q==，结果一致。 【课堂练习】1．某导体电阻5Ω，通过电流2A，通电10s，产生的热量Q=______J； 答案：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×10s=200J 2． “220V 1000W”的电水壶正常工作5min，产生的热量Q=______J（提示：正常工作时Q=W=Pt）； 答案：Q=Pt=1000W×300s=3×105J 【设计意图】1．规律+例题：从实验结论上升到定量公式，通过教材例题强化“公式应用”，突破“单位统一”“纯电阻推导”的难点； 2．课堂练习：即时巩固核心公式，联系“电功率”，建立“电热与电功”的关联。 1．记录焦耳定律的内容、公式及单位，理解纯电阻电路的公式推导； 2．跟随教师完成例题，掌握“单位统一→公式选择→计算”的步骤； 3．课堂练习：独立完成题目，同桌互查，对“纯电阻电路公式应用”错误者，结合例题纠正。 学习新课【模块三：电流热效应的应用与控制】 引出问题：“生活中哪些地方利用了电流热效应？哪些地方需要控制热效应？” 1．应用分析：展示图片：电压力锅、电烙铁、电暖手宝，讲解“发热体用电阻大、熔点高的镍铬合金丝，确保发热不熔断”； 2．控制分析：展示图片：电视机散热孔、电脑CPU散热器、笔记本铝合金外壳，讲解“设备工作时多余热量需散发，避免过热损坏”； 3．安全警示：案例分析：“电线连接处发热起火”——接触不良导致电阻变大，根据Q=I2Rt，电流相同下热量增多，引发火灾； 【小组讨论】“家里的电冰箱工作时，外壳为什么有点热？需要像电脑一样装风扇吗？” 【得出结论】电冰箱压缩机工作时会产生少量热量，外壳可自然散热，无需额外装风扇； 【课堂练习】下列设备中，需通过散热控制热效应的是（ ） A．电熨斗 B．电饭煲 C．台式电脑 D．电暖器 答案：C 【设计意图】1．生活实例：将定律与生活紧密结合，让学生体会物理知识的实用性，落实“科学态度与责任”目标； 2．安全案例：通过“电线起火”警示，强化“安全用电”意识，避免实际用电中的隐患。 1．观察图片，区分“利用”与“控制”热效应的设备，记录关键特征（如“利用类有明显发热体”）； 2．讨论“电冰箱散热”，理解“不同设备的散热需求差异”； 3．课堂练习：独立完成题目，小组互评，对“设备分类”错误者，结合实例纠正。 【例题1】（实验分析与计算）某小组用如图所示装置探究“热量与电阻的关系”，甲瓶R甲=5Ω，乙瓶R乙=10Ω，串联接入电路，通电5min，电流2A。求：（1）甲、乙瓶电阻丝产生的热量；（2）若两瓶内煤油质量均为0.1kg，比热容c=2.1×103J/(kg·℃)，不考虑热量损失，甲瓶煤油升温多少？ 【解析】（1）t=5min=300s，甲：Q甲=I2R甲t=(2A)2×5Ω×300s=6×103J，乙：Q乙=I2R乙t=(2A)2×10Ω×300s=1.2×104J； （2）由Q=cmΔt， 答：（1）甲产热6×103J，乙产热1.2×104J；（2）甲瓶煤油升温约28.6℃。 【例题2】（非纯电阻电路辨析）下列关于焦耳定律的应用，正确的是（ ） A．计算电动机产生的热量，可用Q= B．计算电水壶产生的热量，可用Q=UIt C．电流通过导体产生的热量，一定等于电流做的功 D．电阻越大，产生的热量一定越多 【解析】A：电动机是非纯电阻（电能转化为机械能+内能），W>Q，仅能用Q=I2Rt； B：电水壶是纯电阻，Q=W=UIt，正确； C：非纯电阻电路中Q<W，错误； D：需控制电流、时间相同，错误。 答案：B 【例题3】（生活应用）为什么电炉丝热得发红，而连接电炉的导线却几乎不发热？（已知电炉丝电阻R电炉丝=100Ω，导线电阻R导线=0.1Ω，串联电流I=2A，通电1min） 【解析】串联电路中I电炉丝=I导线=2A，t=60s，电炉丝热量：Q电炉丝=I2R =(2A)2×100Ω×60s=2.4×104J，导线热量：Q导线=I2R导线t=(2A)2×0.1Ω×60s=24J，因R电炉丝＞＞R导线，故Q电炉丝＞＞Q导线，导线几乎不发热； 答：电炉丝电阻远大于导线，相同电流和时间下，电炉丝产生的热量远多于导线，故热得发红。 【设计意图】1．例题1：覆盖“实验计算+比热容结合”，深化对实验结论的定量理解； 2．例题2：突破“纯电阻与非纯电阻的公式应用”难点，纠正常见错误； 3．例题3：回归导入问题，用公式和数据解释生活现象，实现“问题→探究→解答”的闭环。 1．例题1：独立完成“热量计算”和“升温计算”，重点关注“热量与电阻的关系”及“Q=cmΔt的应用”，小组互查步骤； 2．例题2：辨析纯电阻与非纯电阻电路的公式适用范围，强化“Q=I2Rt通用，Q=UIt仅适用于纯电阻”； 3．例题3：结合具体数据解释生活现象，理解“电阻差异导致热量差异”，避免“电阻大则热量多”的绝对化认知。 课 后 练 习 题组A 基础过关练 1．甲图是小灯泡L和电阻R的I−U图像．将小灯泡L和电阻R接入乙图所示电路中，只闭合开关S1时，小灯泡L的实际功率为1W。下列说法错误的是（             ） A．只闭合开关S1时，小灯泡L的电阻为4Ω B．再闭合开关S2时，电流表示数增加0.2A C．再闭合开关S2时，电路总功率为1.4W D．再闭合开关S2后，在1min内电阻R产生的热量为240J 【答案】D 【解析】A．只闭合S1时，电路中只接入L，L的实际功率为1W，由P=UI得，在甲图中找出L符合U、I乘积为1W的图像，则U=2V，I=0.5A，则小灯泡L的电阻R==4Ω，故A错误； B．由A选项分析得电源电压U=2V，再闭合S2后，R与L并联接入电路，电压为2V，在甲图中找出R此时对应电流为0.2A，用并联电路电流的特点可知电流表示数增大0.2A，故B错误； C．再闭合S2时，电源电压为2V，R的电流为0.2A，L的电流为0.5A，电路中总电流为I总=0.2A+0.5A=0.7A，故总功率P=U总I总=2V×0.7A=1.4W，故C错误； D．再闭合S2时，电阻R的电压为2V，电流为0.2A，通电1min即60s，产生热量Q=W=UIt=2V×0.2A×60s=24J，故D正确。 2．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是（ ） A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多 C．电热毯产生的热量最多 D．三者产生的热量一样多 【答案】C 【解析】∵接在家庭电路中，U=220V，∴三种用电器的实际功率：；又∵，用电器工作时间t相等，∴三种用电器消耗的电能相同；∵电冰箱与电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时电热丝产生热量，把电能全部转化为热量；∴产生热量最多的是电热毯。 故选C。 3．两个定值电阻、并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则，产生的热量之比为        A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4 【答案】A 【解析】由并联电路的特点知道，R1、R2的电压是相同的，由图乙知道，在电压相同时，通过R1、R2 的电流之比是2：1；由I=U/R知道，R1、R2 的电阻之比为1：2；由图甲知道，闭合开关S，则通电时间相同，由知道，产生的热量与电阻成反比，故R1、R2产生的热量之比是2：1，故选A． 4．某手机电池容量为4200 mAh，，电池电压为3.7 V。用一个标有“输出5 V   4 A”的快速充电器，将手机电池从零电量充满。充电效率为84%，需要______min。快充充电线比普通手机充电线要粗一些，这是因为正常工作时，通过快充充电线的______较大。 【答案】     55.5     电流 【解析】[1]手机电池充满电需要的电能为 设需要充电时间为t1，则 代入数据 解得 [2]快充充电线的电流比普通手机电流要大，所以充电线要粗一些，使得导线电阻要小一些，可以减小电流热效应产生的热量。 题组B 能力提升练 1．图是探究“影响电流热效应因素”的实验装置，将R1、R2两电阻丝密封在两只完全相同的烧瓶内，且R1＞R2，瓶内装入等质量的煤油，下列说法错误的是（　　） A．烧瓶内选用比热容较小的液体，可以使实验现象更明显 B．该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系 C．实验中通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少 D．若要比较水和煤油的比热容大小，只需将一个烧瓶内的煤油换成等质量的水即可 【答案】D 【解析】A．在液体质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质温度要升高的多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显，故A正确，不符合题意； B．由图可知，该电路为串联电路，通过两个电阻的电流和通电时间是相同的，电阻不同，所以该装置可以探究电流通过电阻丝产生的热量与电阻大小的关系，故B正确，不符合题意； C．通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法为转换法，故C正确，不符合题意； D．比较水和煤油的比热容大小时，需要用相同的加热器加热质量相同的不同液体，使它们在相同的时间内吸收相同的热量，所以需要控制两个电阻的装置相同，故D错误，符合题意。 故选D。 2．已知定值电阻R1∶R2=2∶3，若把它们并联在同一电路中，通电后，它们的电流之比I1∶I2=___；若把它们串联在同一电路中，通电1分钟，R1、R2产生的热量之比Q1∶Q2=___。 【答案】     3∶2     2∶3 【分析】两电阻并联时它们两端的电压相等，根据欧姆定律求出通过的电流之比；两电阻串联时通过它们的电流相等，根据求出通电1分钟R1、R2产生的热量之比。 【解析】[1]因并联电路中各支路两端的电压相等，则两电阻并联时通过的电流之比 [2]因串联电路中各处的电流相等，所以，通电1分钟R1、R2产生的热量之比 3．额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，则电热丝正常工作时的电阻为_____Ω，工作10min产生的热量为_____J。电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远_____（选填“大于”或“小于）电热丝电阻的缘故｡ 【答案】     44     6.6105     小于 【解析】[1][2]额定电压为220V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5A，根据欧姆定律可知电热丝正常工作时的电阻为 工作10min产生的热量为 [3]根据焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。电热丝与连接的导线串联，电流大小和通电时间相同，电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远小于电热丝电阻的缘故｡ 4．某物理学习小组进行“探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系”时，可供选用的器材有：6V电源，5Ω的发热电阻两只，10Ω的发热电阻两只，量程适合的温度计两只，规格相同的烧瓶两只，水，酒精，煤油，开关，导线若干。 （1）他们设计了图甲和图乙所示的两个方案，本实验应该选用图___________所示方案。 （2）所选方案中两发热电阻的阻值应________ ，两个烧瓶内的液体应为质量_________的_______种类的液体。（均填“相同”或“不同”） （3）已知比热容的大小为c水>c酒精>c煤油，为了缩短实验时间，应选用的液体是_______。完成上述实验后，实验小组利用以上器材，又添加了天平、烧杯、停表等器材，设计了“测定酒精的比热容”的实验。已知在本次实验条件下，水的沸点为100℃，酒精的沸点为78℃，忽略热量散失。 （4）实验小组认为图甲和图乙所示两个方案均可行，为了让两种液体相同时间内吸收的热量相同，不论选择哪种方案，两发热电阻的阻值应___________ （填“相同”或“不同”）。 （5）方案选定后，实验过程如下： ①将天平放在水平实验台上，把游码拨到标尺左端的零刻度线处，观察到指针偏向分度盘的左侧，向右调节___________，直至天平平衡。用烧杯和天平测量出质量相等的水和酒精，分别装入两个烧瓶里。 ②记下两种液体的初始温度，接通电路，加热一段时间后，记下液体的末态温度。该实验过程中应保证酒精的温度低于___________。 ③根据表中数据可得酒精的比热容为___________J/（kg·℃）。 液体 加热时间/s 质量/g 初始温度/℃ 末态温度/℃ 比热容/J/（kg·℃） 水 420 60 20 32 4.2×103 酒精 420 60 20 41 （6）结合表中数据进一步分析，可知实验过程中选择的是图___________所示方案。 【答案】     甲     不同     相同     相同     煤油     相同     右     78℃     2.4×103     乙 【解析】（1）[1]电流通过导体产生的热量与通过的电流、导体的电阻和通电时间有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外两个因素不变。 探究电流相同时通电导体产生热量的多少跟电阻的关系时，要控制通电时间相同，只改变电阻的大小，根据串联电路各处的电流都相等（甲乙方案中通电时间都相等），本实验应该选用图甲所示方案。 （2）[2]根据[1]可知，所选方案中两发热电阻的阻值应不同。 [3][4]实验中电流产生的热量不易直接测量，可给质量相等的同种液体（比热容相同）加热，根据 通过温度计示数变化的多少反映产生热量的多少，采用了转换法。故两个烧瓶内的液体应为质量相同的相同种类的液体。 （3）[5]已知比热容的大小为c水>c酒精>c煤油，根据，质量相同的液体升高相同的温度，比热容越小，吸热越少，故为了缩短实验时间，应选用的液体是煤油。 （4）[6]实验小组认为图甲和图乙所示两个方案均可行，为了让两种液体相同时间内吸收的热量相同，根据Q=I2Rt，对甲图而言，两发热电阻要相同；对乙图而言，两电阻并联，由并联电路各支路电压相等，根据 可知，两发热电阻的阻值也应相同，即无论选择哪种方案，两发热电阻的阻值应相同。 （5）①[7]将天平放在水平实验台上，把游码拨到标尺左端的零刻度线处，根据指针偏转的方向，平衡螺母调节的原则是：左偏右调，右偏左调。故观察到指针偏向分度盘的左侧，即向右调节平衡螺母，直至天平平衡。 ②[8]因酒精的沸点为78℃，故该实验过程中应保证酒精的温度低于78℃。 ③[9]电阻丝相同，相同时间放出的热量相同，因忽略热量散失，水吸收的热量等于酒精吸收的热量，根据有 即 故酒精的比热容为 （6）结合表中数据，实验过程中，电阻丝放出的热量为 若用甲方案，用两个5Ω的发热电阻，根据串联电阻的规律及欧姆定律，电路的电流为 根据焦耳定律Q=I2Rt，产生的热量为Q1=I12Rt=(0.6A)2×5Ω×420s=756J 若选用两个10Ω的发热电阻，同理，电路的电流为0.3A，产生的热量为Q2=I22Rt=(0.3A)2×10Ω×420s=378J 两种情况下电阻丝产生的热量都不等于3024J，故可知实验过程中选择的不是图甲所示的方案，只能是图乙所示方案（根据可知，实验中选用的两个5Ω的发热电阻）。 题组C 培优拔尖练 1．小明用毛皮摩擦过的橡胶棒与悬挂着的泡沫小球靠近时，它们相互排斥，则该泡沫小球带______电；小明发现空调和台灯的电源线虽然都是铜线，但规格明显不同，这主要是因为______（填“长度”或“横截面积”）对导线电阻的影响；小明家的空调电辅热系统的电阻丝阻值为40Ω，工作时的电流为5A，则通电10s电阻丝产生的热量为______J。 【答案】     负     横截面积     1× 【解析】[1]用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，与悬挂着的泡沫小球靠近时，它们相互排斥，因为同种电荷相互排斥，则该泡沫小球带负电。 [2]空调和台灯的电源线虽然都是铜线，但规格明显不同，这主要是因为横截面积对导线电阻的影响，长度和材料相同时，横截面积越大的，电阻越小。 [3]电阻丝产生的热量 2．小华家买了一个家用电吹风，其简化电路如图所示，主要技术参数如下表．电吹风在额定电压下工作，请解答如下问题： （1）电吹风吹冷风时，通过电动机的电流是多大？ （2）电热丝工作时的电阻是多大？ （3）电吹风内电动机的电阻是1Ω，电吹风吹冷风30min产生的热量是多少？ 【答案】(1)0.5；(2)55Ω；(3)450J 【解析】(1)当开关置于BC时，只有电动机工作，电吹风吹冷风，根据P=UI可得，电吹风吹冷风时，通过电动机的电流 (2)当开关置于AB时，电动机与电热丝并联，电动机和电热丝同时工作，电吹风吹热风，电热丝的电功率P=990W-110W=880W 热丝R2的电阻值 (3)由焦耳定律可得，电吹风吹冷风时电流通过电动机产生的热量 板 书 设 计 15.4焦耳定律 一、电流的热效应 1．定义：电流通过导体，电能转化为内能的现象（如电暖器、电水壶）； 2．区分：利用：电热器（发热体：电阻大、熔点高）； 控制：电脑、电视机（散热孔、散热片）。 二、探究：电流产生的热量与哪些因素有关（控制变量法） 三、焦耳定律 1．内容：电流产生的热量跟I2、R、t成正比； 2．公式：Q=I2Rt（通用）；纯电阻拓展：Q=UIt=； 3．单位：I（A）、R（Ω）、t（s）、Q（J）； 4．例题（电热器） 四、应用与安全 1．应用：电烙铁、电饭煲（利用热效应）； 2．安全：避免接触不良（电阻变大→热量过多→火灾）。 课 堂 小 结 作业布置 1．完成课后练习题，核对答案并订正错误； 2．创新性作业 （1）家庭实践：①调查家中1种需控制热效应的设备（如电脑、电视机），记录其散热方式（如“电脑有CPU风扇+散热片”），向家长解释“为什么需要散热”；②计算家中电水壶正常工作10分钟产生的热量（需先查看铭牌参数），记录计算过程； （2）实验拓展：①小组合作，用“易拉罐、导线、蜡烛”制作简易“电热器”（导线绕在易拉罐上，通电后观察蜡烛是否融化），记录实验现象，分析“为什么导线会发热”； （3）资料调研：①查阅“废旧电热器的危害”（如镍铬合金丝废弃后对环境的影响），撰写100字短文，提出“合理处理废旧电热器”的建议。 【设计意图】1．分层作业：基础练习巩固核心知识，创新性作业兼顾家庭实践（联系生活）、实验拓展（深化探究）、资料调研（环保意识），培养多维度能力； 2．生活关联：通过调查设备、计算热量，让学生体会物理知识的实用价值，落实“科学态度与责任”目标（安全用电、环保）。 教学反思 1．成功之处 用“电暖器与导线的温差”导入，有效激发学生兴趣；通过3个递进式控制变量实验，让学生亲历“探究→结论”的过程，科学探究能力得到提升；用“实例+公式”结合的方式讲解焦耳定律，通过教材例题和生活案例（电炉丝发热），成功突破“Q∝I2”和“纯电阻公式应用”的难点，随堂测试中“公式计算”正确率达85%；结合“跨学科实践”布置家庭调查作业，让学生将知识与生活结合，强化“安全用电、环保”意识。 2．不足 部分学生在“非纯电阻电路公式适用范围”的理解上仍有偏差，课后练习第6题(1)错误率约30%；实验操作中，少数小组因电路连接错误（如电压表串联）导致实验延误，约20%小组需教师指导；对“实验误差分析”（如煤油散热导致温度测量不准）讲解较浅，学生难以理解“为什么多次测量取平均值”。 3．改进方向 下次课开头用5分钟播放“纯电阻与非纯电阻电路能量转化”动画（如电动机：电能→机械能+内能），直观展示差异；实验前增加10分钟“电路连接模拟练习”（用实物图卡片拼接），强化“电流表串联、电压表并联”的操作规范；补充“实验误差分析”环节，通过“测量值与理论值对比”，引导学生思考“误差来源及减小方法”，培养严谨的实验态度。 学科网（北京）股份有限公司2/2 学科网（北京）股份有限公司 $