焦耳定律的定义物理教案

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(一)教学目的

1.知道电流的热效应。

2.在观察实验的基础上引出焦耳定律。

3.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。

(二)教具

如图的实验装置一套(比课本上图9梍7的实验装置多用一个乙瓶和一块电流表)。

(三)教学过程

1.引入新课问:(

l)灯泡发光一段时间后,用手触摸灯泡,有什么感觉?为什么?(

2)电风扇使用一段时间后,用手触摸电动机部分有什么感觉?为什么?学生回答:发烫。是电流的热效应。

再通过课本本节开始的“?”和图1,引入新课。

2.进行新课:

①介绍如图1的实验装置,告诉学生RA>RB,RB=RC,通电后,IA=IB,IB<IC(从电流表的示数可知道I的数值)。

②问:该实验的目的是什么?(研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关)

③问:该实验的原理是什么?观察什么?向学生讲述:当电流通过电阻丝A、B、C时,电流产生的热量就使三个瓶中的煤油温度升高、体积膨胀,瓶塞上面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多,液面就会上升得越高。我们可以通过三个管中液面上升的高度比较电流产生的热量。

④教师演示实验,记录下在同一时刻三管中煤油液面的高低情况:hC>hA>hB。

⑤分析:

问:比较A、B两瓶,什么相同?(I、t相同),什么不同?(R不同,RA>RB;玻璃管中煤油上升的高度不同,hA>hB)说明什么?

引导学生回答:在通电电流和通电时间相同的条件下,电阻越大,电流产生的热量越多。

问:比较B、C两瓶,同上问(略)。

引导学生回答:在电阻和通电时间相同的条件下,电流越大,电流产生的热量越多,教师指出;进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比。

问:上述实验中,若通电时间越长,瓶中煤油上升得将会怎样?(学生答;越高)引导学生回答:在通电电流和电阻相同的条件下,通电时间越长,电流产生的热量越多。(2)师生共同归纳,教师指出,英国物理学家焦耳通过大量的实验,总结出焦耳定律。

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。

②公式:Q梍I2Rt。③单位:

I一安,R一欧,t一秒,Q一焦。注意:焦耳定律是实验定律,在此可向学生讲一些焦耳的故事,以激发学生勤奋学习,不怕困难,勇于攀登的精神。

(

3)根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律。若电流做的功全部用来产生热量即

Q梍W,又∵W=UIt

,根据欧姆定律U=IR

,∴Q=W=UIt=I

2Rt

开(4)指出:焦耳定律适用于任何用电器的热量计算,对只存在电

(5)例题:

例2:某导体的电阻是2欧。当1安的电流通过时,l分钟产生的热量是多少焦?

例3:一只“220V45W”的电烙铁,在额定电压下使用,每分钟产生的热量是多少?你能用几种方法解此题?

(6)讨论:(先由学生说,然后在教师的引导下进行归纳)

①课文前面“?”中的为什么“觉察不出和灯相连的电线发热”。

分析:因为电线和灯串联,通过它们的电流是一样大,又因为灯的电阻比电线的大得多,所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同时间内电流通过灯产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此,灯泡热量发光,而电线却感觉不到热。

②课文前面“?”中的和电炉相连的电线为什么显着发热?

分析:照明电路的电压是一定的,由P=UI可知,电路中接入大功率电炉时,通过的电流大,在电线的电阻相同的情况下,跟电炉相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在相同的时间内,电流通过跟电炉相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟电炉相连的电线显着发热,有可能烧坏它的绝缘皮,甚至引起火灾。

③讨论课本本节中的“想想议议”,让学生自己说。

讨论小结:应用公式解释判断问题时,必须注意条件。

3.小结:略。

(四)说明

1.研究焦耳定律的实验是把课本上的1、2两次实验同时进行。闭合开关后,让学生同时观察三个瓶里玻璃管中煤油液面升高的情况(在课前就把实验电路连接好),这样,可以把更多的时间花在分析实验,引出焦耳定律及运用焦耳定律上。

2.Q=W只对纯电阻电路(如灯泡、电炉等)适用,对非纯电阻电路(如含电动机的电路)不适用,这一点要向学生交待清楚。