15.4 焦耳定律-【木牍中考·名师教案】2026-2027学年九年级上册物理（沪粤版·新教材）

该初中物理教学设计围绕“焦耳定律”展开，涵盖电流热效应现象及能量转化、影响因素探究、公式应用与电热的控制。通过家用电器发热现象导入，衔接电功知识，搭建从生活现象到科学规律的探究支架。 此资料以科学探究为核心，用控制变量法设计串联/并联电阻实验，转换法通过液面高度反映热量，培养科学思维与探究能力。从能量转化角度区分电功与电热深化物理观念，结合双挡电热器实例，提升学生分析能力，助力教师高效突破重难点。

15.4　焦耳定律 ◇教学目标◇ 　　1.知道电流热效应的现象及能量的转化。 2.通过实验探究电流的热效应与导体的电阻、通过导体的电流和通电时间的关系,培养学生设计记录表格、进行实验收集数据、分析数据得出结论等科学探究能力;进一步学习控制变量法、转换法等科学研究方法。 3.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计算,并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,了解电热的危害和控制办法。 ◇教学重难点◇ 教学重点 1.理解电功和能量转化的关系。 2.从能量的转化角度理解电功和焦耳定律的区别。 3.掌握焦耳定律和电功率的计算与应用。 教学难点 实验设计的原理、电路连接、分析数据并得出结论。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 家用电器的后面一般会有一块带有规则分布的小孔的板块,在家用电器使用的过程中,如果你用手摸摸这块带孔的板块,你会明显感觉到热乎乎的,这是什么原因呢? 二、教学步骤 探究点1　通电导体产生的热量与哪些因素有关 [阅读课本]P109~110“通电导体产生的热量与哪些因素有关” [思考]什么叫做电流的热效应? [提示]电流通过导体时,电能转化为内能,导致导体发热的现象。 [小组讨论]如何利用控制变量法设计探究实验? [归纳提升](1)当电流I、时间t相同时,研究电热Q与电阻R的关系。 (2)当电阻R、时间t相同时,研究电热Q与电流I的关系。 (3)当电流I、电阻R相同时,研究电热Q与通电时间t的关系。 [思考]根据实验数据可以得出什么结论? [归纳提升]通电导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。 (1)电热Q跟电阻R的关系:电流I、通电时间t相同时,电阻R越大,电热Q越多。 (2)电热Q跟电流I的关系:电阻R、通电时间t相同时,电流I越大,电热Q越多。 (3)电热Q跟通电时间t的关系:电流I、电阻R相同时,通电时间t越长,电热Q越多。 [思考]在做“电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验时,小于采用了如图甲所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气,U形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化。 (1)若通电时间相同,发现B玻璃管内液面上升较高,这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的　　　　越大,产生的热量越多。  (2)小刚采用了如图乙所示的实验装置,通电相同时间,发现A玻璃管内液面上升较高,这表明:在电阻和通电时间相同的情况下,通过导体的　　　　越大,产生的热量越多。  (3)该实验中用到的研究物理问题的方法是　　　　和转换法。  [分析](1)题图甲中两个电阻串联,故电流和通电时间相同,右边容器中电阻大,与右边容器连通的B管液面上升较高,说明右边容器中空气的热膨胀程度大,表明导体的电阻越大,产生的热量越多。 (2)题图乙中三个电阻相同,右边容器中两个电阻并联后与左边容器中的电阻串联,则通过左边容器中电阻的电流大,而与左边容器连通的A管液面上升较高,说明左边容器中空气的热膨胀程度大,表明通过导体的电流越大,产生的热量越多。 (3)该实验过程图甲装置两电阻串联,保证了电流和通电时间相同,而电阻阻值不同,图乙装置保证了电阻阻值和通电时间相同,而通过的电流不同,这是应用了控制变量法;将产生热量的多少转换成液面上升高度的大小,这是应用了转换法。 [答案](1)电阻　(2)电流　(3)控制变量法 探究点2　焦耳定律 [阅读课本]P111“焦耳定律” [思考]你知道焦耳定律的内容吗? [提示]电流通过导体时产生的热量,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。 [小组讨论]关于焦耳定律,你有哪些认识? [归纳提升](1)公式:Q=I2Rt。 (2)单位:I-A,R-Ω,t-s,Q-J。 (3)说明:焦耳定律是从实验中总结出来的规律,它适用于任何情况下电热的计算。 [思考]如图所示的电路中,电源电压U=12 V,R1=10 Ω,闭合开关后,电流表读数为0.5 A。求: (1)R1在1 min内产生的热量; (2)R2的阻值。 [分析](1)由题图可知,两电阻串联,电流表测电路中的电流。 由串联电路的电流特点知,I=I1=I2=0.5 A 所以R1在1 min内产生的热量 Q1=I2R1t=(0.5 A)2×10 Ω×60 s=150 J (2)由I=可知,电路的总电阻 R==24 Ω 由串联电路的电阻特点可得,R2=R-R1=24 Ω-10 Ω=14 Ω [答案](1)150 J　(2)14 Ω 探究点3　电流热效应的应用与控制 [阅读课本]P112“电流热效应的应用与控制” [思考]电热器的优点有哪些?电热危害防止的办法有哪些? [提示]电热器的优点:清洁卫生,效率高,方便调温。 防止措施:(1)加散热窗;(2)加风扇。 [归纳提升]1.串、并联电路中电热的关系: (1)串联电路中,电热之比等于电阻之比,即(根据Q=I2Rt) (2)并联电路中,电热之比等于电阻的反比(或倒数比),即(根据Q=t) 2.电热器的“双挡”问题: (1)“双挡”中的电阻:电热器通常设计有“高温挡”和“低温挡”。根据Q=t可知,当U一定时,电阻越大,电热越少;电阻越小,电热越多。所以高温挡总电阻小,低温挡总电阻大。 (2)“双挡”的控制开关: ①短路式 两个电阻串联,把开关与其中一个电阻并联,如图所示。 当闭合开关时,有一个电阻短路,只有一个电阻工作,此时为高温挡;当断开开关时,两电阻串联,电阻大一些,电热器的功率小一些,此时为低温挡。 ②单刀双掷式 主要工作电阻放在干路上,一条支路用导线,一条支路连接附加电阻,如图所示。 　　当开关掷向附加电阻的支路时,两电阻串联,为低温挡;当开关掷向导线支路时,只有主要工作电阻工作,此时为高温挡。 [小组讨论]电功和电热有什么关系? [归纳提升]1.在纯电阻电路中(白炽灯、电炉等),电能全部转化为热能,电功等于电热,即电热Q=W=UIt=I2Rt。 2.在非纯电阻电路中(如电动机),电能大部分转化为机械能,但不可避免的一小部分转化为热能,即W=E机+Q。 三、板书设计 焦耳定律 ◇教学反思◇                                        1 立足安徽 精准备考 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $