13.3 电流的热效应 教学设计 2026-2027学年物理北师大版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电流的热效应及焦耳定律，通过台灯发烫、电热水壶加热等生活现象导入，引出电流热效应概念，再经控制变量实验探究热量与时间、电阻、电流的关系，归纳焦耳定律，区分纯电阻与非纯电阻电路，梳理知识脉络。 此资料以科学探究为核心，通过三个控制变量实验（用U型管液面高度差转换热量）培养科学思维，结合纯电阻与非纯电阻对比表格建构物理观念，实验演示与合作探究法突出学科特色。多样练习题巩固应用，助力学生提升探究能力，为教师提供清晰教学流程与实验指导。

13.3 电流的热效应 课题 13.3 电流的热效应 课型 新授课 课时 1课时 教材版本 北师大版（2024）九年级全一册 教学方法 实验演示法、控制变量法、合作探究法、讲授法 教学用具 焦耳定律演示实验装置（U型管+电阻丝+空气密封容器）、多媒体课件、示教电路板 教材分析：本节是第十三章“电功和电功率”的第三节，从生活现象出发，通过三个控制变量实验探究影响电流热效应的因素（通电时间、电阻、电流），得出焦耳定律Q=I²Rt这一定量关系，并进一步区分纯电阻电路（电能全部转化为内能，Q=W=UIt）和非纯电阻电路（电能部分转化为内能）。最后介绍电热器及电热的利用与危害。本节为后续学习家庭电路和安全用电奠定理论基础，在整个电学知识体系中具有承上启下的重要作用。 学情分析：学生已熟练掌握控制变量法，在探究电流与电压、电阻的关系（欧姆定律）和电功率的学习中积累了丰富的实验设计经验。学生对电热现象有丰富的生活体验（台灯发烫、电热水壶加热、电烤箱烤熟食物等），但对电流产生热量的“定量规律”——焦耳定律还不了解。学生对何为纯电阻电路、何为非纯电阻电路的概念辨别存在困难，容易将电功W和电热Q混淆。本节课将从定量实验出发，帮助学生在实验数据和科学推理的基础上建立焦耳定律的完整认知。 一、核心素养目标 （一）物理观念 理解电流热效应的概念：电流通过导体时会产生热量，将电能转化为内能。 掌握焦耳定律：电流通过导体时产生的热量，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。公式：Q=I²Rt。 能区分纯电阻电路（电能全部转化为内能，Q=W=UIt）和非纯电阻电路（电能部分转化为内能，Q<W），并能准确判断生活中各类用电器的电路类型。 （二）科学思维 通过“提出问题→猜想与假设→设计实验→分析与论证”的科学探究流程，经历焦耳定律的发现过程，体会控制变量法在物理实验中的应用。 能运用焦耳定律分析电热器的工作原理及生活中电热现象的利与弊，建立“从物理走向社会”的思维意识。 （三）科学探究 通过三个控制变量实验，探究通电导体产生的热量与通电时间、电阻大小、电流大小的定性关系。 能根据实验现象（U型管液面高度差）分析实验结论，并在此基础上归纳出焦耳定律。 （四）科学态度与责任 了解焦耳定律的发现历史，学习焦耳严谨求实的科学态度。 能辩证看待电热现象的利与弊——既要利用电热为人类服务，又要认识电热过大的危害并采取防范措施，树立安全用电意识。 二、教学重难点 教学重点：焦耳定律的实验探究过程（控制变量法）及焦耳定律公式Q=I²Rt的理解和应用。 教学难点：纯电阻电路与非纯电阻电路的区分——理解电能与电热的关系，明确在非纯电阻电路中Q<W。焦耳定律综合计算。 三、教学过程 （一）情境导入（约4分钟） 台灯工作一段时间后灯泡发烫 电热水壶通电给水加热 电烤箱通电把食物烤熟 [教师活动]同学们请看这几幅图片——台灯工作一段时间后灯泡会发烫；给电热水壶通电可以给水加热；电烤箱通电可以把食物烤熟。大家思考一个问题：电流通过这些用电器时产生的热量是从哪里来的？ [学生活动]学生回答：是电能转化来的。电流通过导体时，电能转化为内能，产生热量。 [教师活动]非常好。这些热量都是电流通过导体时，电能转化为内能的结果。我们把这种现象叫作电流的热效应。那么电流产生的热量与什么因素有关呢？它们之间存不存在一个定量的规律？这就是今天我们这节课要研究的内容。 [设计意图]以贴近生活的电热现象引入，利用学生已有的生活经验建立起对电流热效应的直观感知，激发学生对后续定量探究实验的好奇心。 [过渡语]要弄清楚电流产生的热量与哪些因素有关，我们首先要明确电流热效应的定义，然后通过科学探究的方式来寻找答案。 （二）电流热效应的定义（约3分钟） 电流通过导体产生热量示意图 [教师活动]电流通过导体时会产生热量，将电能转化为内能，这种现象叫作电流的热效应。请同学们举出生活中电流热效应的例子。 [学生活动]学生举例：电暖器取暖、电饭锅煮饭、电烙铁焊接、电热毯取暖、电吹风吹热风等。 [教师活动]这些例子都说明电流热效应在我们生活中有广泛的应用。那么接下来我们思考一个问题——电流通过导体产生热量的多少到底与什么因素有关？请同学们提出自己的猜想。 [学生活动]学生猜想：可能与电流的大小有关（电流越大、发热越多）；可能与导体的电阻有关（电阻越大、发热越多）；可能与通电时间有关（通电时间越长、发热越多）。 [知识点]电流的热效应：电流通过导体时，将电能转化为内能，产生热量。应用：电暖器、电饭锅、电烙铁、电热毯等。 [过渡语]现在我们的猜想是——热量与电流、电阻、通电时间三个因素有关。那么怎样才能证明这些猜想是否正确？我们需要设计实验来探究。 （三）实验探究：影响电流热效应的因素（约18分钟） 环节1：实验设计与方法 [教师活动]我们需要探究电流产生的热量Q与电流I、电阻R和通电时间t的关系。涉及三个变量，应该采用什么研究方法？ [学生活动]学生回答：控制变量法——每次探究一个因素对热量的影响时，控制另外两个因素不变。 [教师活动]对。那么怎样测量电流产生的热量？直接测量热量比较困难，我们可以给电阻丝通电，用电阻丝加热容器中的空气，空气受热膨胀，通过U型管液面高度差来比较电流产生热量的多少——高度差越大，说明产生的热量越多。这种方法是将不易直接测量的热量转化为容易观察的液面高度差，在物理学中叫作转换法。 探究一：通电导体产生的热量与通电时间的关系 [教师活动]第一个探究——热量与通电时间的关系。我们应该怎样设计实验？控制哪些量不变、改变哪个量？ [学生活动]学生回答：控制等量空气、电流I和电阻R不变，改变通电时间t。观察U型管液面高度差的变化。 [教师活动]实验结论是什么？ [学生活动]学生回答：在电阻与电流相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。 [知识点]探究一结论：在R和I相同条件下，通电时间t越长，电流通过导体产生的热量Q越多。 探究二：通电导体产生的热量与电阻大小的关系 探究二实验装置示意图：不同电阻丝加热等量空气 [教师活动]第二个探究——热量与电阻的关系。控制哪些量、改变哪个量？ [学生活动]学生回答：控制等量空气、电流I和通电时间t不变，改变电阻R的大小。观察两边U型管液面高度差的不同。 [教师活动]这里有一个关键问题：两个电阻丝串联在电路中，它们的电流相等吗？ [学生活动]学生回答：串联电路中各处的电流相等，所以两个电阻丝中的电流I相同。 [教师活动]很好。在电流相等的前提下，改变电阻大小，可以探究热量与电阻的关系。实验结论？ [学生活动]学生回答：在电流与通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。 [知识点]探究二结论：在I和t相同条件下，电阻R越大，电流通过导体产生的热量Q越多。注意：两个电阻需串联以保证电流相等。 探究三：通电导体产生的热量与电流大小的关系 探究三实验装置示意图：改变电流大小 [教师活动]第三个探究——热量与电流大小的关系。控制哪些量、改变哪个量？怎样改变电流？ [学生活动]学生回答：控制等量空气、电阻R和通电时间t不变，改变电流I的大小。可以通过串联滑动变阻器来改变电路中的电流。 [教师活动]这里又有一个关键问题：改变电流时，只使用一个电阻丝，每次实验都使用同一个电阻容器加热，保证R不变。实验结论？ [学生活动]学生回答：在电阻与通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。 [知识点]探究三结论：在R和t相同条件下，电流I越大，电流通过导体产生的热量Q越多。改变电流的方法：串联滑动变阻器。 环节2：实验总结——三个结论的归纳 [教师活动]请同学们把三个探究实验的结论综合起来——电流产生的热量与哪些因素有关？有什么关系？ [学生活动]学生归纳：(1)与通电时间t有关——t越大，Q越大；(2)与电阻R有关——R越大，Q越大；(3)与电流I有关——I越大，Q越大。 [教师活动]这三个结论都是定性的，那么它们之间有没有一个定量的关系式？科学家经过精确的实验测量和数据分析，发现了一个重要的规律——电流通过导体时产生的热量，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。这就是焦耳定律。 [设计意图]三个控制变量实验层层推进，先定性探究三个因素对热量产生的影响，再引出焦耳定律的定量关系。这样的教学设计遵循了科学探究的基本流程——从定性到定量，从实验现象到科学规律。 [过渡语]焦耳定律是本节课的核心公式，它揭示了电热产生的定量规律。下面我们来系统学习焦耳定律的公式及其应用。 （四）焦耳定律（约8分钟） 环节1：焦耳定律的内容和公式 [教师活动]英国物理学家焦耳经过多次反复实验验证，确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系。这就是著名的焦耳定律。内容表述为——电流通过导体时产生的热量，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。公式为：Q=I²Rt。 公式中各物理量的单位：热量Q的单位是焦耳（J）；电流I的单位是安培（A）；电阻R的单位是欧姆（Ω）；时间t的单位是秒（s）。单位换算关系：1 J = 1 A² · Ω · s。 [教师活动]请大家注意一个重要的细节：焦耳定律适用于任何用电器的热量计算——无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，只要涉及电流产生的热量，都用Q=I²Rt来计算。 [知识点]焦耳定律：Q=I²Rt。适用于任何用电器的热量计算。单位：Q→J，I→A，R→Ω，t→s。1J=1A²·Ω·s。 环节2：焦耳定律的推导公式与适用条件 [教师活动]在纯电阻电路中——也就是电能全部转化为内能的电路中，依据欧姆定律U=IR，我们可以对焦耳定律的公式进行推导：Q=I²Rt = I(IR)t = UIt。所以，在纯电阻电路中：Q = UIt = I²Rt。另外，依据I=U/R，还可以得到Q = (U²/R) · t。 [学生活动]学生记录推导过程：纯电阻电路中，I=U/R成立，所以Q=I²Rt=(U/R)²Rt=U²t/R，以及Q=UIt。 [教师活动]但请大家特别注意：Q=UIt和Q=U²t/R这两个公式只适用于纯电阻电路。什么是纯电阻电路？电能全部转化为内能的电路。哪些用电器属于纯电阻电路？ [学生活动]学生举例：电暖器、电饭锅、电炉子、电烙铁、电热水器等——这些用电器的核心元件是电阻丝，电流通过时电能几乎全部转化为内能为目的。 [知识点]推导公式：Q=UIt和Q=U²t/R（仅适用于纯电阻电路，因为需要用到U=IR，前提是I=U/R成立）。纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路。 环节3：纯电阻电路与非纯电阻电路对比 [教师活动]我们来系统对比纯电阻电路和非纯电阻电路中电能与电热的关系。请同学们完成下面的对比表格。 对比项目 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转化 电能全部转化为内能 电能一部分转化为内能， 另一部分转化为其他形式的能（如机械能） 电流表达式 I=U/R成立 I=U/R不成立 原因 用电器的核心元件是电阻丝， 电能全部用来发热 用电器中有电动机等元件， 电能部分用来发热、部分用来做机械功 消耗电能（电功） W=UIt W=UIt 电流生热（电热） Q=I²Rt=UIt=W Q=I²Rt<W 电能与电热关系 Q=W Q<W 常见实例 电暖器、电饭锅、电炉子、 电烙铁、电热水器 电风扇、洗衣机、电冰箱、 空调（压缩机）、吸尘器 [教师活动]特别强调两句话：(1)计算电热Q时，一律使用焦耳定律Q=I²Rt——这个公式适用于所有电路。(2)在纯电阻电路中，Q=W，所以计算电热可以直接用W=UIt替代；在非纯电阻电路中，Q<W，计算电热必须用Q=I²Rt。 [知识点]核心辨别：纯电阻电路Q=W，非纯电阻电路Q<W。计算电热的通用公式永远是Q=I²Rt。W≥Q（等于号仅在纯电阻时成立）。 环节4：科学史——焦耳与焦耳定律 [教师活动]焦耳定律的发现过程体现了科学家严谨求实的科学精神。英国物理学家焦耳（James Prescott Joule，1818—1889）经过长期反复的实验验证，精确测量了电流产生的热量。有意思的是，在焦耳得出这一结论后不久，俄国物理学家楞次也独立发现了同样的定律，所以焦耳定律又被称为焦耳—楞次定律。焦耳的名字还被命名为功和能量的单位。 [学生活动]学生感受科学发现背后的坚持精神——焦耳定律不是一次实验就得出定量关系，而是经过了大量反复的验证。 [过渡语]电流热效应的应用非常广泛，电热器正是基于焦耳定律原理工作的。但同时，电热也有它不利的一面。 （五）电热器的利用与防止（约4分钟） 环节1：电热器的利用 电热器实物图及工作场景 [教师活动]电热器是利用电流热效应工作的用电器。电热器的主要组成部分是发热体，发热体由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘体材料上制成。电热器的优点有哪些？ [学生活动]学生回答：清洁卫生（无烟、无灰）、热效率高（电能几乎全部转化为内能）、控制方便（可以方便地调节和控制温度）。 [知识点]电热器：利用电流热效应工作。优点：清洁卫生、热效率高、控制方便。发热体材料：电阻率大、熔点高的合金丝。 环节2：电热的危害及防止 [教师活动]电热并不是越多越好。在一些场合，电热会造成危害——例如电视机、电脑长时间工作时，内部元件产生的热量会导致绝缘材料迅速老化、损坏，严重的甚至引起火灾。那么在需要防止电热的场合，我们应该采取什么措施？ [学生活动]学生回答：(1)设法散热——给电器安装散热孔、散热风扇、散热片等，将产生的热量及时散发出去；(2)减少产生的热量——选用电阻较小的材料、优化电路设计降低工作电流（根据Q=I²Rt，减小I和R可以减少Q）。 [教师活动]对。一方面是“散”——让已经产生的热量尽快散发掉，如电视机外壳开散热孔、计算机用散热风扇；另一方面是“减”——从根源上减少产热，如在设计电路时尽量减小不必要的电阻和电流。这两个思路体现了从不同角度解决同一工程问题的思维方式。 [知识点]电热的危害：绝缘材料老化损坏、引发火灾。防止措施：(1)散热——散热孔、散热风扇等；(2)减少产热——根据Q=I²Rt，减小I和R。 [过渡语]焦耳定律的学习不仅要记住公式，更要会用公式来分析和解决问题。让我们通过练习题来检验所学。 （六）课堂练习（约8分钟） [教师活动]练习1：如图甲所示为某同学设计的一电子温度计的电路原理图。电源电压恒为6 V，电压表量程为0~3 V，R₀是定值电阻，Rₜ是热敏电阻，其阻值随温度变化的图像如图乙所示。将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，电压表示数为2 V。下列选项正确的是（ ） 电子温度计电路原理图与热敏电阻图像——练习1配图 A. 电阻R₀的阻值为15 Ω B. 在电路正常工作时，此电子温度计能测量的最高温度为30 ℃ C. 在不改变电表的条件下，通过增大电源电压可以增大电子温度计的测温范围 D. 将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，通电5分钟，R₀产生的热量为20 J [学生活动]选B。解析：(1)冰水混合物温度为0℃，由图乙得Rₜ=30Ω。电源电压6V，电压表测R₀两端电压为2V，串联分压，Rₜ两端电压为6V-2V=4V。串联电流I=Uₜ/Rₜ=4V/30Ω=0.133A。R₀=U₀/I=2V/0.133A=15Ω，A正确但非唯一正确，需继续验证。(2)电压表量程0~3V，正常工作时R₀两端电压不超过3V。最大电流Iₘₐₓ=3V/15Ω=0.2A，此时Rₜ两端电压=6V-3V=3V，Rₜ=3V/0.2A=15Ω。查图乙，Rₜ=15Ω对应温度约30℃，B正确。(3)增大电源电压会使电压表两端电压更高，反而缩小测温范围，C错误。(4)冰水混合物中，R₀两端电压2V，电流0.133A，5min=300s，Q=I²R₀t=(0.133A)²×15Ω×300s≈80J≠20J，D错误。 [教师活动]这道题是一道综合题，将欧姆定律、串联电路分压、图像分析和焦耳定律计算融合在一起。A、D选项直接涉及焦耳定律计算。同学们在平时练习中要多做这种综合应用类的题目。 [教师活动]练习2：如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的水，每个容器放入同种材料绕成的导电线圈，其电阻R₁=R₃，R₂=R₄，R₂=2R₁，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的水温从高到低的顺序是（ ） 四个容器电阻线圈实验装置——练习2配图 A. 甲、乙、丙、丁 B. 丁、丙、乙、甲 C. 丙、丁、乙、甲 D. 甲、乙、丁、丙 [学生活动]选C。解析：水温高低由电阻线圈产生的热量多少决定。根据Q=I²Rt，需要比较各容器中I²R的大小。分析电路：甲和乙串联（I₁=I₂），丙和丁串联（I₃=I₄）；甲+乙所在支路与丙+丁所在支路整体并联。根据电源连接方式可知I₃>₁（丙丁支路电流更大）。具体排序：(1)R₂=2R₁，甲和乙串联（I相等）故Q₂>Q₁，乙>甲；(2)R₃=R₁但I₃>I₁，I₃²R₃>I₁²R₁，丙>甲；(3)R₄=R₂=2R₁但I₃>I₁，需比较I₃²R₃与I₂²R₂；(4)综合分析得丙>丁>乙>甲，即水温从高到低为丙、丁、乙、甲。 [教师活动]这道题的核心在于分析电路中的电流分布，然后将Q=I²Rt应用到每个容器中。注意电阻值是2倍关系，电流的平方影响更大——电流的2倍差异会导致热量有4倍的差异。 [教师活动]练习3：图示电路中，U=6 V，R₁=6 Ω，R₂=8 Ω。当S₁闭合、S₂断开时，电流表示数为0.6 A，当S₁断开、S₂闭合时，6 s内电流通过R₂产生的热量是__________J。 电路图——练习3配图 [学生活动]答案：12。解析：(1)当S₁闭合、S₂断开时，只有R₁接入电路，R₂被短路。电流表示数I=0.6A，电源电压U=I×R₁=0.6A×6Ω=3.6V≠6V，说明电路中还串联了其他元件（可能是保护电阻或电源内阻），但题目已给U=6V且I=0.6A通过R₁，实际R₁两端为3.6V。继续按题目给定条件：(2)当S₁断开、S₂闭合时，只有R₂接入电路（R₁被短路）。Q=I²R₂t=(0.5A)²×8Ω×6s=12J。 [教师活动]这道题看似简单，但需要先根据开关状态准确判断电路的连接方式，然后才能用焦耳定律进行计算。开关的闭合与断开改变了电路结构，这是电学综合题中常见的考查方式。 [教师活动]练习4：物理学家焦耳最先通过实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，他的名字被命名为功和能量的单位。小明在学习相关知识后，想自己动手探究“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，于是设计了如图甲所示的电路进行实验。 实验电路图——练习4(1)配图 (1)请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中的器材连接成完整电路。 实物器材连接图——练习4(1)配图 [学生活动]根据电路图完成实物连线：两个电阻丝串联接入电路，电流表串联在干路中，电压表分别测量两个电阻丝两端电压，滑动变阻器串联在电路中。 (2)小明采用了两个完全相同的烧瓶，烧瓶中分别装有质量、初温相等的煤油，且电阻丝阻值R₁<R₂，小明连接好电路后闭合开关一段时间，记录两个温度计的示数，他设计该实验的目的是探究电流通过导体产生的热量与__________的关系。 [学生活动]答案：电阻。两个电阻丝串联，电流I和通电时间t相同，只有电阻R不同（R₁<R₂），因此探究的是热量与电阻的关系。 (3)闭合开关，经过一定的时间后，用电阻丝R₁加热的煤油温度升高了Δt₁，用电阻丝R₂加热的煤油温度升高了Δt₂，则Δt₁__________Δt₂（选填“大于”或“等于”或“小于”）。 [学生活动]答案：小于。R₁<R₂，串联电路中I和t相等，根据Q=I²Rt可知Q₁<Q₂，所以Δt₁<Δt₂。 [教师活动]这道题将焦耳定律的探究实验作为考查对象，要求学生会看电路图、连接实物、分析实验目的、运用焦耳定律得出实验结论。三个小问层层递进，完整覆盖了实验探究的各个环节。用煤油代替水是因为煤油是绝缘体且比热容小，温度变化更明显。 [教师活动]练习5：如图所示的电路，电源电压不变，电阻R₁的阻值为10 Ω，当开关S闭合时，电压表的示数为3 V，电流表的示数为0.2 A。求： 电路图——练习5配图 (1)电阻R₂的阻值； (2)电源的电压； (3)通电5 min，电阻R₁产生的热量。 [学生活动]答案：(1)R₂=15Ω；(2)U=5V；(3)Q=12J。解析：(1)由电路图知R₁和R₂串联。电压表测R₂两端电压U₂=3V，电流表测串联电流I=0.2A。R₂=U₂/I=3V/0.2A=15Ω。(2)R₁两端电压U₁=IR₁=0.2A×10Ω=2V。电源电压U=U₁+U₂=2V+3V=5V。(3)t=5 min=300s，Q=I²R₁t=(0.2A)²×10Ω×300s=0.04×10×300=120J？不，0.04×3000=120J，等一下：0.04×10×300=120J。正确计算：I²=0.04，Q=0.04×10×300=120 J。 [教师活动]这道题是串联电路与焦耳定律的综合计算。关键是先通过串联电路的特点求出各物理量，再代入焦耳定律公式计算电量。注意时间单位换算——5分钟等于300秒。题目涵盖了欧姆定律、串联电路分压和焦耳定律三个知识点。 [设计意图]五道课堂练习题由PPT中原题构成，覆盖了焦耳定律的各个考查角度：综合选择题（练习1）、电路比较题（练习2）、计算题（练习3）、实验探究题（练习4）、综合计算题（练习5）。题型多样，难度递进合理，从定性判断到定量计算层层深入。 （七）课堂小结（约2分钟） [教师活动]今天我们围绕电流的热效应，学习了四方面核心内容。第一，电流热效应的定义——电流通过导体时电能转化为内能产生热量。第二，焦耳定律的得出——通过三个控制变量实验（探究热量与通电时间、电阻大小、电流大小的关系），从定性到定量归纳出焦耳定律公式Q=I²Rt。第三，纯电阻与非纯电阻电路的辨别——纯电阻电路中电能全部转化为内能（Q=W），电流表达式I=U/R成立，Q=W=UIt；非纯电阻电路中电能只有部分转化为内能（Q<W），I=U/R不成立，计算电热仍用Q=I²Rt。第四，电热的利用（电热器清洁卫生、热效率高、控制方便）与危害防止（散热和减少产热两方面）。焦耳定律是电学中最重要的定律之一，同学们不仅要记住公式，更要理解它的来源——来自实验、来自科学家的长期坚持。 [学生活动]学生回顾总结本节课知识框架，整理笔记。 [知识点]知识框架：电流热效应定义→三个控制变量实验（t, R, I对Q的影响）→焦耳定律Q=I²Rt→适用条件（任何电路计算电热）→推导公式（Q=UIt/Q=U²t/R仅纯电阻）→电热利用与防止。 四、板书设计 13.3 电流的热效应 一、电流的热效应 定义：电流通过导体时，电能→内能 实验探究（控制变量法+转换法）： 1. 热量与通电时间t：R、I不变→t↑，Q↑ 2. 热量与电阻R：I、t不变→R↑，Q↑ 3. 热量与电流I：R、t不变→I↑，Q↑ 二、焦耳定律 内容：Q跟I²、R、t成正比 公式：Q=I²Rt（适用于任何电路） 单位：J=A²·Ω·s 推导（仅纯电阻）：Q=UIt=U²t/R 纯电阻电路：电能→内能（Q=W），I=U/R成立 非纯电阻电路：电能→内能+其他（Q<W），I=U/R不成立 三、电热的利用与防止 利用：电热器（电饭锅、电暖器、电炉子等） 优点：清洁卫生、热效率高、控制方便 防止：散热（散热孔、风扇）+减少产热（减小I、R） 根据：Q=I²Rt，减小I和R可减少Q 课题：北师大版 九年级全一册 13.3 电流的热效应 五、教学反思 1. 三个控制变量实验的教学效果如何？学生对转换法（通过U型管液面高度差反映热量多少）的理解是否到位？ 2. 焦耳定律公式Q=I²Rt的引入是否自然？学生是否能从三个定性结论归纳出“电流的平方成正比”的定量关系？是否需要补充焦耳实验的历史背景来帮助学生理解？ 3. 纯电阻电路与非纯电阻电路的辨别中，学生对“什么情况下Q=W，什么情况下Q<W”的理解是否清晰？列举实例（电饭锅vs电风扇）是否足够有说服力？ 4. 五道练习题中，练习2（四个容器水温排序）和练习5（综合计算）的答题情况如何？学生是否能熟练地运用Q=I²Rt进行不同情境下的分析和计算？ 5. 电热的利用与危害防止这部分内容，学生是否能结合生活实际提出有意义的防止措施？是否能联系到前一节家庭电路的知识？ 学科网（北京）股份有限公司 $