焦耳定律

教學(xué)目標

知識目標
1.知道電流的熱效應(yīng).

2.理解的內(nèi)容、公式、單位及其運用.

能力目標
知道科學(xué)研究方法常用的方法等效替代法和控制變量法在本節(jié)實驗中的運用方法.

情感目標
通過對焦耳生平的介紹培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)，勇于克服困難的信念.

教學(xué)建議

教材分析
教材從實驗出發(fā)定性研究了電熱與電流、電阻和時間的關(guān)系，這樣做的好處是體現(xiàn)物理研究問題的方法，在實驗過程中學(xué)生能更好地體會的一些科學(xué)研究的方法，避免了一開始就從理論上推導(dǎo)給學(xué)生造成理解的困難和對純電阻電路的理解的困難.在實驗基礎(chǔ)上再去推導(dǎo)學(xué)生更信服.同時啟發(fā)學(xué)生從實驗和理論兩方面學(xué)習(xí)物理知識.

做好實驗是本節(jié)課的關(guān)鍵.

教法建議
本節(jié)課題主題突出，就是研究電熱問題.可以從電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量入手，可以舉例也可以讓學(xué)生通過實驗親身體驗.然后進入定性實驗.

對內(nèi)容的講解應(yīng)注意學(xué)生對電流平方成正比不易理解，可以通過一些簡單的數(shù)據(jù)幫助他們理解.推導(dǎo)中應(yīng)注意條件的交代.定律內(nèi)容清楚后，反過來解決課本中在課前的問題.

教學(xué)設(shè)計方案

提問：

(1)燈泡發(fā)光一段時間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺？為什么？

(2)電風(fēng)扇使用一段時間后，用手觸摸電動機部分有什么感覺？為什么？

學(xué)生回答：發(fā)燙.是電流的熱效應(yīng).

引入新課

(1)演示實驗：

1、  介紹如圖9-7的實驗裝置，在兩個相同的燒瓶中裝滿煤油，瓶中各裝一根電阻絲，甲瓶中電阻絲的電阻比乙瓶中的大，串聯(lián)起來，通電后電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量使煤油的溫度升高，體積膨脹，煤油在玻璃管里會上升，電流產(chǎn)生的熱量越多，煤油上升得越高.觀察煤油在玻璃管里上升的情況，就可以比較電流產(chǎn)生的熱量.

2、  三種情況：
第一次實驗：兩個電阻串聯(lián)它們的電流相等，加熱的時間相同，甲瓶相對乙瓶中的電阻較大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.

第二次實驗：在兩玻璃管中的液柱降回來的高度后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，加大電流，重做實驗，讓通電的時間與前次相同，兩次實驗比較甲瓶前后兩次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.

第三次實驗：如果加長通電的時間，瓶中煤油上升越高，表明：通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多.

（2）

英國物理學(xué)家焦耳做了大量的實驗于1840年最先精確地確定電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比.跟通電時間成正比，這個規(guī)律叫做.

可以用下面的公式

表示： Q=I2Rt

公式中的電流I的單位要用安培（A），電阻R的單位要用歐姆(Ω)，通過的時間t的單位要用秒(s)這樣，熱量Q的單位就是焦耳（J）.

例題 一根60Ω的電阻絲接在36V的電流上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量.

解： I=U/R=36V/60Ω=0.6A

     Q＝I2Rt＝(0.6A)2×60Ω×300s＝6480J

在一定的條件下，根據(jù)電功公式和歐姆定律公式推導(dǎo)出公式如果電流通過導(dǎo)體時，其電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，也就是電流所作的功全部用來產(chǎn)生熱量.那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于電流做的功W，即Q=W. W=UIt，根據(jù)歐姆定律U=IR推導(dǎo)出Q=I2Rt，

(3)總結(jié)

在通電電流和通電時間相同的條件下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.

在電阻和通電時間相同的條件下，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多，進一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比.

在通電電流和電阻相同的條件下，通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多.

探究活動

【課題】的演示

【組織形式】學(xué)生分組或教師演示

【活動方式】
1.提出問題

2.實驗觀察

3.討論分析

【實驗方案示例】

1.實驗器材：干電池四節(jié)，玻璃棒，若干電阻絲，蠟燭，火柴棒.

2. 制作方法

把同一根電阻絲分別繞在玻璃棒的兩端，繞線匝數(shù)比例為1∶8，兩線圈相距5cm左右，然后在這兩個線圈上滴上同樣多的蠟，使線圈被蠟均勻地包住.點著火柴立即吹滅，靠其余熱將兩根火柴桿粘在兩個線圈上，如圖1所示.

圖1

3.實驗步驟

（1）用兩節(jié)干電池給玻璃棒上的電阻絲通電，可看到匝數(shù)多的線圈（電阻大）上的火柴桿比匝數(shù)少的線圈（電阻小）上的火柴桿先掉.這就表明：在電流強度和通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量就越多.

（2）經(jīng)過較長時間后，匝數(shù)少的線圈（電阻小）上的火柴桿也會掉下來.這就說明：通電時間越長，電流產(chǎn)生的熱量越多.

（3）用四節(jié)電池（增大電源電壓）重做上述實驗，可看到兩根火柴桿都先后很快掉下來.在線圈的溫度不太高時，可認為總電阻不變，電壓增大時，通過它們的電流增大.這就表明：電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.