【新课标●新课堂】 2.3电路中的电能（第4课时）教学设计-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学教学设计聚焦常用电热器核心内容，围绕电流热效应、焦耳定律及影响因素展开。通过生活中电热毯、电热水壶等实例导入，引导学生分析能量转化，衔接已学的电功、电功率知识，从定性现象过渡到定量计算，搭建递进式学习支架。 资料亮点在于实验探究设计，采用控制变量法和转换法（U型管液面差反映产热），培养科学思维与探究实践能力。通过纯电阻与非纯电阻电路辨析，结合焦耳定律应用，深化科学观念。融入焦耳探究历程，激发科学态度。助力学生理解定量关系，提升教师教学针对性与课堂效率。

第3节 电路中的电能（第4课时）教学设计 ——常用电热器 【核心概念】能的转化与能量守恒 【内容要求】 1.学习内容：能的形式、转移与转化。 2.内容要求：通过实验探究，知道影响电流热效应的因素；会计算用电器消耗的电能。 【教材分析】 《常用电热器》是初中科学电学板块中电流热效应的核心内容。本节课建立在学生掌握电流、电压、电阻、电功、电功率基础之上，通过实验探究定量得出电流产生热量的影响规律，让电能转化为热能从“定性现象”走向“定量计算”。让电流热效应、焦耳定律的生活化落地与实际应用。课程内容紧密联系生活，学生日常接触的电热毯、电热水壶、电吹风、电饭煲等均为教学素材，兼具知识性与实用性。为学生建立“电能转化为内能”能量观念、区分电热利用与电热危害，奠定重要基础。 教学重点： 1.焦耳定律的内容、公式及简单应用。 2.探究电热影响因素的实验原理、方法与实验结论。 3.常用电热器的识别、工作原理与能量转化。 教学难点： 1.理解“电热与电流二次方成正比”的定量关系； 2.区分电功与电热，掌握纯电阻与非纯电阻电路的公式选用； 3.运用焦耳定律解释生活中复杂的电热现象。 【教学目标】 1.认识生活中常见的电热器，知道电热器的工作原理是电流的热效应。理解其能量转化方式：电能主要转化为内能。 2.明确电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系。巩固控制变量法与转换法在实验中的应用。 3.理解焦耳定律的内容、公式、单位及物理意义，掌握公式适用范围。能区分电功与电热，熟练辨析纯电阻、非纯电阻电路的公式选用规则。 4.会简单运用焦耳定律公式进行计算，能用定律解释生活中的电热现象。 5.了解焦耳的科学探究历程，感受科学家坚持不懈的探究精神，激发科学学习兴趣。 【教学过程】 【引入】寒冷冬天用电热毯取暖、早上用电吹风吹干湿发、烧水用电热水壶、做饭用电饭煲。这些电器工作时有什么共同现象？工作时能量发生了怎样的变化？ 电熨斗 电热水壶 电饭锅 电热毯 图2.3-10 家用电热器 电流通过各种导体时，会将电能转化成内能，使导体的温度升高，这种现象称作电流的热效应。各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的，如图2.3-10所示。 【学习课题】常用的电热器 【思考与讨论】 1.还有哪些用电器是利用电流的热效应工作的？ 电热水器、电烙铁、电热烘干机、暖手宝、电热饮水机、电烤炉、电热蚊香器等目的是加热、取暖、烘干的电器，基本都是电热器（纯电阻）。 2.电流的热效应有什么利和弊？ 利：利用电流产生的热量实现加热、烧水、做饭、取暖、烘干、保温，方便生活、清洁高效，是各类电热器的工作基础。 弊：很多用电器不需要发热，工作时产生的多余热量会浪费电能；缩短使用寿命；严重时引发电路烧毁、火灾等安全事故。 一、电热器的定义与原理 1.定义：利用电流的热效应工作的用电器叫做电热器。 2.工作原理：电流的热效应。 3.能量转化：电能 → 内能（纯电阻用电器，电能几乎全部转化为内能）。 4.举例拓展：电熨斗、电暖器、电饭煲、电热水器、电热蚊香器等均为常见电热器。 二、电热器的核心结构——发热体 1.发热体一般选用电阻率大、熔点高的合金丝（如镍铬合金）。 2.选材原因：电阻率大，相同电流、相同时间下产生热量多；熔点高，高温工作时不易熔断，保证电器安全稳定工作。 析疑：普通导线电阻率小、产生热量少，所以通电后几乎不发热。 三、影响电流产生热量的因素 【探索活动】研究电热跟哪些因素有关 研究方法：控制变量法和转换法（通过U型管液面高度差反映产热多少，液面差越大，产热越多。） 探究过程： 实验1：探究电热与电阻的关系 操作：将两个阻值不同的电阻丝串联接入电路，标出2根玻璃管内液面的位置。闭合开关，记下电流表的读数。经过一段时间后，标出2根玻璃管内液的高低，进而比较2根玻璃管液面高度差。 现象：电阻大的一侧，液面高度差更大，产热更多。 结论：在电流和通电时间相同时，导体电阻越大，产生的热量越多。 实验2：探究电热与电流的关系 操作：当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数，经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶(或乙瓶)玻璃管内液面的位置。 现象：液面高度差明显增大。 结论：在电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，产生的热量越多。 实验3：探究电热与通电时间的关系 操作：保持电路电流、电阻不变，延长通电时间，观察液面变化。 现象：通电时间越长，液面高度差越大，产热持续增多。 结论：在电流、电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。 【归纳总结】焦耳定律 1840年，英国物理学家焦耳通过大量实验总结出定量规律：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，跟通电时间成正比。 公式：Q=I2Rt 单位：Q（焦耳J）、I（安培A）、R（欧姆Ω）、t（秒s） 适用范围：一切电路（纯电阻、非纯电阻电路均通用，是电热通用公式） 电流通过导体时，如果将电能全部转化为内能，那么，电流产生的热量Q就等于导体消耗的电能W,即： Q = W = UIt 根据欧姆定律的变形式：U=IR ，可得到：Q = I²Rt。 可见，当导体消耗的电能全部用来产生热的情况下，根据欧姆定律的公式和电功的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。 焦耳定律给出了电能向内能转化的定量关系。 【思考与讨论】 电吹风和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？ 答案：电熨斗。电熨斗属于纯电阻用电器，工作目的就是利用电流热效应加热，通电后电能几乎全部转化为内能，符合焦耳定律纯电阻电路特点( W = Q )。电吹风属于非纯电阻用电器，核心部件是电动机和电热丝。工作时大部分电能转化为机械能（吹风），只有少部分电能转化为内能（发热），因此( W > Q )，不能视为全部转化为内能。 总结:只有纯电阻电热器（电熨斗、电水壶、电饭煲）电能全部变内能；带电动机的电器（电吹风、风扇）电能主要变机械能。 【课堂总结】 1.电热器原理、能量转化、发热体材料。 2.1个定律（焦耳定律）、1个核心公式、3个影响因素、2类电路公式辨析、2种探究方法（控制变量、转换法）。 【随堂例题】 【例1】（2023·江苏泰州·中考真题）小华将电阻丝和分别浸没在质量和初温均相同的煤油中，按如图所示接入电路，开关闭合后，通过两电阻丝的 相等，根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生 的多少，通电一段时间，发现甲瓶中温度计的示数上升 。    【答案】 电流 热量 高 【解析】[1]如图所示，两电阻丝串联，通过的电流相等。 [2]电阻丝通电后产生热量，热量被煤油吸收，导致煤油温度升高，所以可根据温度计示数的变化可比较电阻丝产生热量的多少。 [3]如图所示，两电阻丝串联，通过的电流相等，通电时间相同，且R1>R2，通电一段时间后，根据焦耳定律可知，电阻丝 R1产生的热量多，由于瓶内的煤油质量、初温相同，不考虑热量损失，甲瓶中温度计的示数上升高。 【例2】（2023·江苏无锡·中考真题）如图所示，是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图，电源电压为5V，电热丝R阻值为1Ω。闭合开关S，电热丝温度升高，利用电流的 效应实现高温封口，内产生的热量为 J，若使用时总把塑料袋烫坏，可以 （选填“增大”或“减小”）电热丝的阻值。    【答案】 热 75 增大 【解析】[1]塑料袋封口夹是当电热丝有电流通过时，电热丝能发出热量，所以利用电流的热效应实现高温封口的。 [2]电源电压为 5V ，电热丝R阻值为 1Ω ，则3s 内产生的热量 [3]使用时总把塑料袋烫坏，即产生热量过多，则需要减小电热丝的功率，由可知，电压一定时，增大电阻，可以减小电热丝的功率。 【例3】如图是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到沸腾；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R₂是加热用的阻值为55Ω的电热丝；R₁是阻值为145Ω的电阻。 （1）在加热状态下，电饭锅正常工作30min产生多少热量？ （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率为多大？ 解：（1）在加热状态下，开关S接通，电路中只接入电热丝R₂,因此通过R₂的电流： 根据焦耳定律，R₂上产生的热量： Q=I²R₂t=(4A)2×55Ω×30×60s=1.584×106J （2）在保温状态下，开关S断开，电阻R₁与电热丝R₂串联，假设此时电路中的电流为I',根据串联电路的电压特点：U=U₁+U₂=I'R₁+I'R₂, 电饭锅消耗的功率： P′=UI' = 220V×1.1A=242W 答：（1）电饭锅正常工作30min产生的热量为1.584×106J 。 （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率为242W。 【板书设计】 第3节 电路中的电能（第4课时） 一、常用电热器 1.工作原理：电流的热效应 2.能量转化：电能 → 内能（纯电阻用电器） 3.常见电热器：电水壶、电饭煲、电熨斗、电暖器、电热毯 4.发热体特点：电阻率大、熔点高（镍铬合金） 5.电热的两面性 有益：加热、取暖、烘干（电热器利用） 有害：电器过热、损坏设备、引发事故（需散热防护） 二、焦耳定律 1.实验方法：控制变量法、转换法 2.影响因素：电流I、电阻R、通电时间t 3.焦耳定律内容：电流产生的热量与电流平方、电阻、时间成正比 4.公式：Q=I²Rt（所有电路通用） 5.电路辨析 纯电阻（电热器）：W = Q 公式可通用 非纯电阻（电动机）：W > Q 公式不可混用 6.应用：解释电热现象、计算电热、指导安全用电 【布置作业】 1.完成作业本上相应内容。 学科网（北京）股份有限公司 $