18.4 焦耳定律
海口九中海甸分校 吴忠轩
【教学目标】
知识与技能
1、 知道电流热效应的现象及能量的转化。
2、 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 式进行简单的计算。
3、 会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，了解电热的危害和防止方法。
过程与方法
通过实验探究，培养学生的实验探究的能力和理论分析的能力，体会运用控制变量
法和转换法进行实验。
情感、态度与价值观
通过学习能够把所学知识应用到实际生活中去， 树立学好科学文化知识为社会服务
的观念。
【教学重难点】
重点：焦耳定律、电流热效应的应用、电热的计算
难点：电热大小的影响因素的猜想和实验设计。
【教学准备】或【实验准备】 无
多媒体课件、电阻丝（1个10欧、3个5欧的电阻丝）、密封容器（2个）、U形管（装 有颜色的液体）、橡胶管、烧瓶（1个）、煤油、温度计（1个）、学生电源（12V）、开关、 秒表、导线（若干）
【教学过程】
主要教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情 景、导入新 课
【情景创设】：
二、进行新
课
实验准备
2008百年一遇的雪灾席卷整个南方，电线上结了 厚厚的冰，竿倒线断，给人们的生活带来了很多不 便，造成经济损失2000亿。科技人员攻关研究出
“直流融冰”新技术，对冰熔化，避免了巨大的经 济损失。你知道这种新技术的基本物理原理吗？
（设计意图：利用中国重大事件为背景，激发学习 兴趣）
【板书课题】：我们今天就来学习第十八章第四节
《焦耳定律》
【引入】：像电暖气等生活中很多用电器，通电以 后会产生热量。你还知道哪些电加热的设备吗？
【小结】：电流通过导体时，导体要发热，电能转 化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
【质疑】：“小太阳”电暖气和电炉都是由电炉丝发 热，电炉丝A和导线B相连，通过它们的电流相同。
为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不热呢？换 句话说，电流通过导体时产生热量的多少跟哪些因 素有关？请同学们作出合理猜想。
（注：学生猜想因素有哪些，不一定能想到，老师 适时给以提示。）
观看并思考
电热水器、电熨斗、
热得快、电饭锅等
猜想：
1、 与电流的大小
2、 与电阻的大小
3、 与通电时间的长
短
4、
小组讨论
万案一万案一1、 电阻丝加热密封 容器中的空气，推 动U形管中液体， 形成液面差2、 电阻丝加热煤 油，用温度计测量 煤油的温度
万案一
万案一
1、 电阻丝加热密封 容器中的空气，推 动U形管中液体， 形成液面差
2、 电阻丝加热煤 油，用温度计测量 煤油的温度
）
U形管
液面差、多
中液面形成
;液面差越大，产生的热量
【实验指导】：电流产生热量有多有少，你能从提 供的器材中，比较出热量的多少吗？电阻丝、密封 容器（带有小孔）、U形管（装有颜色的液体）、橡 胶管、烧瓶、煤油、温度计
【播放课件&点拨】：转换法反映产生热量的多少
（说明：若学生想不到，老师可展示课件 方案一：电阻丝加热密封容器中的空气,
探究实验1、探究产 生热量
探究实验
1、探究产 生热量Q 与电阻R 的关系
温度计、多
方案一快；
方案二煤油的比热 容比空气的大，需 要吸收更多的热量 才会升高，所以慢
小组讨论
1、 控制变量法
2、 应让电流、通电 时间一样，改变电
方案二：烧瓶内装有煤油，电阻丝产生热量会使温 度升高，用 测量温度；温度越高，产生热
量的越 。
【小结】：实验中，将不易观察到的现象通过其它 直观形象显示出来，我们称之为转换法。以上两种 方案中，加热空气快？还是加热煤油速度快？
【过渡】：所以我们就选用第一种方案，进行实验 探究。
（设计意图：发挥学生的主观能动性，培养学生的 创造思维）
实验一：探究产生热量 Q与电阻R的关系
【实验指导】：1、通过我们的猜想电流产生的热量 可能与多个因素有关，应该采用什么探究方法？
2、当探究产生热量 Q与电阻R的关系时，如何控
制变量呢？ 一个10欧、两个5欧的电阻丝，我们 怎么选？
3、如何才能更好地让通过两个电阻的电流、通电 时间一样？
【进行实验】：
阻的大小；选一个5欧和一个10
阻的大小；选一个
5欧和一个10欧的
3、将两个电阻串联
2、探究产 生热量Q 与电流I的 关系
（设计意图：通过一个完整的实验探究，让学生掌 握其过程。）
实验二：探究产生热量 Q与电流I的关系
【实验指导】：1、当探究产生热量Q与电流I的 关系时，如何控制变量呢？
2、 一个10欧、两个5欧的电阻丝，我们怎么选？
3、 两个容器中密封同样的电阻，在另一个容器的 外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联， 因此 通过两容器中的电阻的电流就不同。
【进行实验】：
3、探究产 生热量QJ
3、探究产 生热量Q
J = S Q
观察实验现象1
观察实验现象
1、 10欧的液面差 大
2、 电阻大的产生热 量多
3、 当通过导体的电 流和通电时间相同 时，导体的电阻越 大，电流产生的热 量越多。
小组交流、讨论
1、 让电阻、通电时 间一样、改变通过 电流的大小
2、 选两个5欧的电 阻丝
观察实验现象
1、 左边液面差明显
2、 电流大的产生热 量多
3、 当导体的电阻和 通电时间相同时，
与通电时 间t的关系焦耳定律
与通电时 间t的关系
焦耳定律
■
■
u
通过导体的电流越 大，电流产生的热 量越多。
学生回答
让电阻、电流一样、 改变通电时间的长 短
观察实验现象
1、 第二次液面差大
2、 通电时间越长， 产生的热量越多
3、 当通过导体的电 流和导体的电阻大 小相同时，通电时 间越长，电流产生 的热量越多。
自主学习、回答问 题
1、 电流通过导体产 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，这个规律叫焦 耳定律。
2、 Q=l2Rt
3、 Q—焦耳（J）
I —安培（A） R—欧姆（？）
小的产生的热量多？可以得到什么结论？
实验三：探究产生热量 Q与通电时间t的关系
【实验指导】：当探究产生热量Q与通电时间t的 关系时，应该怎么做呢？我们可以第一次通电 5s, 第二次通电10s.
【进行实验】：
【引导】：哪次通电形成的液面差明显？可见产生
的热量多少与通电时间有什么关系？
【师生共同总结】：当电流通过导体时，电流越大、 电阻越大、通电时间越长，产生的热量越多。
【自学指导】：英国物理学家焦耳首先对此作出了 卓越的探究，请大家阅读课本100页第二部分以及 图18.4-4《焦耳简介》，回答以下问题：
1、 焦耳定律的内容是什么？
2、 公式如何表示？
3、 每个物理量的单位分别是什么？
【板书】
焦耳定律内容：电流通过导体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，这个规律叫焦耳定律。
公式：Q = I 2R t
【例题】一根60Q的电阻丝接在36V的电源上， 在5min内共产生多少J热量？
【学生示范】解：通过电阻丝的电流为：
,U 36V C —
1 =——= =0.6A
R 600
t —秒(s)
电流产生的热量为：
Q= I 2Rt =(0.6A) 2x 60? X 5X 60s =6480J
【指导】理清学生的解题思路，规范解题过程
练习
【针对练习】某导体的阻值为4 Q,通过0.5 A
产生60J的热量
的电流时，则1 min产生多少热量？
（设计意图：通过例题让学生养成规范解题过程和
良好的书写习惯。）
讨论、交流
【学以致用】
1、导线的电阻很
1、我们学习了焦耳定律，你能回答当电炉丝 A和
小,而电炉丝的电
导线B通过的电流相同，为什么电炉丝热的发红，
阻很大，由焦耳定
而导线却几乎不发热？
律Q=l2Rt可知，
2、你知道“直流融冰”新技术，即在输电线路中
在相同时间内电流
输入3000A左右的大电流，对冰熔化的物理原理
越大、热量越多，
吗？
因此电炉热得发
红，而导线却不热。
（设计意图：让学生从生活中走进物理，探索物理
2、当电阻、通电时
知识的奥秘，再从知识的殿堂中回归生活。）
间一定时，电流越
大产生的热量越多
【设疑】电视机、电动机、电暖气都标有“ 220V,
讨论、交流
200V”，把它们并联在220V的电压下，则相同时间
由W=Pt可知，消耗
内产生热量Q最多是？为什么？
的电能一样多；
电视机：W=Q光能
【点拨】（1）电流通过导体时，如果电能全部转化
电动机：W=Q机械
为热，而没有同时转化为其他形式能量， 那么，电
能
流产生的热量Q和消耗的电能 W的关系是Q=W,
电暖气：W=Q
这样的电路称为纯电阻电路。例如电炉，电饭锅，
所以，电暖气产生
电热水器，电烤箱，电热水壶等用电器，计算热量
的热量多
产生热量
Q与消耗 电能W的 关系
电热的利 用和防止]]zQ二
电热的利 用和防止
]]z
Q二Pt 二UI L-^t
V
电热的危害：电热过多，损坏物品
自主学习
回答问题
1、 既有利又有害
2、 电熨斗、电饭锅、 电热水器等
3、 烧坏用电器； 烫伤
4、 ( 1)电视机的后 盖有很多孔，就是 为了通风散热，使 用时一定要把防尘 布罩拿开。
电脑里安装了 微型风扇，把热吹 走
不要长时间使 用
观看课件
增强安全意识
还可用 Q= = = = 。
(2)像电动机、电视机消耗的电能除转化为内能 还转化为其它形式的能，这样的电路称为非纯电阻 电路，Q W。所以计算非纯电阻电路产生的热
量只能用公式Q=l2Rt。
(设计意图：让学生进一步理解电流产生的热量 Q 的计算，认识得到提升，能够灵活运用公式。)
【自学指导】：阅读教材P10“电热的利用和防止” 讨论回答下列问题：
、电热对我们是有利还是有害的？
、生活中我们是如何利用电热的？
、有时电热会给我们造成什么危害？我们又是 如何防止的呢？
【展示课件】
电热器的优点：清洁卫生，无污染，效率高，便 于调节温度。
电熨斗忘记关电源 在高温下，长时间使用电脑
了解方法
防止措施：设法散热
（1
（1）加散热窗 （2）加风扇
（设计意图：从课堂走向生活，让学生发现生活中 电热的利与弊,便于学生理解和应用一“生活是 最深刻的实验”，渗透安全用电教育，体现新课标 的“情感、态度、价值观”。）
学生梳理知识 完成检测题 课后完成课堂小结 回顾本节课的学习内容 见附件1
学生梳理知识 完成检测题 课后完成
课堂检测师巡视、讲评~~见附件2
布置作业 见附件3
【板书设计】
第四节焦耳定律
2、公式：
2、公式：Q=l2Rt
电能 ?內能
3、与消耗电能的关系： Q= W （纯电阻电路）
二、
二、影响电流产生（
热量的因素［
电阻的大小
电流的大小 通电时间的长短
三、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流 的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟 通电时间成正比，这个规律叫焦耳定律。
四、电热的利用和防止
电热器的优点：
清洁卫生，效率高，方便调温。
防止措施：设法散热
（1）加散热窗 （2）加风扇