第4节焦耳定律第1课时焦耳定律出示目标了解电流的热效应，会设计实验探究焦耳定律。
学习指导焦耳定律阅读课本第99、100、101页内容，完成下列填空：1．__电流通过导体时电能转化为内能__，这个现象叫做电流的热效应。
2．__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__，这个规律叫做焦耳定律。
3．焦耳定律用公式表达为__Q＝I2Rt__。
各小组同学分工合作，完成如下实验。
(1)两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
将两容器中的电阻丝(左边电阻丝为5Ω，右边电阻丝为10Ω)串联起来接到电源两端，比较两个U形管中液面高度的变化。
说明了什么问题。
(2)两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联。
在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。
说明了什么问题。
解：(1)在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
(2)在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
1．在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”时，应采用控制变量法。
2．利用空气受热膨胀，挤压液体使液面上升，来显示电流产生的热量的多少，运用了转换法。
3．实验探究：电流的热效应与哪些因素有关。
(1)问题与猜想：请同学们根据生活经验进行合理的猜想。
提示：插座上接入大功率的用电器时，会发烫，甚至引发火灾。
刚刚工作的灯泡并不热，而过一会儿就烫手。
(2)制定计划：①运用什么实验方法进行探究？——控制变量法。
在研究与某个因素的关系时，要保持其他因素一定。
即探究电热与电阻的关系时，要保持电流和通电时间一定；在探究电热与电流的关系时，要保持电阻和通电时间一定；在探究电热与通电时间的关系时，要保持电阻和电流一定。
②通过什么现象判断电热的多少？——通过U形管中液面高度的变化判断电热的多少。
这里采用了转换法。
③设计出具体的实验方案。
④需要测出哪些物理量，实验中要注意哪些问题？——比较温度计的示数。
实验中需要注意： A.烧瓶中装等质量的同种液体(最好是煤油，比热容小，温度变化明显)；B.连接电路时，开关要断开，滑动变阻器的滑片要位于阻值最大处。
(3)收集证据：学生分组实验，教师适时指导。
(4)分析与结论：在电流大小和通电时间相同的条件下，电阻阻值大的容器内的液体温度升得快；在电阻阻值和通电时间相同的条件下，电流大的容器内的液体温度升得快；在电阻阻值和电流大小相同的条件下，通电时间长的容器内的液体温度升得快；综合以上结论可知：导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流的热效应就越显著。
(5)评估与交流：指出实验中存在的问题，并集体纠正。
4．焦耳定律：英国物理学家焦耳在做了大量的实验基础上，于1840年最先精确地确定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，这个规律叫做焦耳定律。
焦耳定律可以用公式表示：Q＝I2Rt。
公式中的电流I的单位要用安培(A)，电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通电的时间t的单位要用秒(s)。
这样，热量Q的单位就是焦耳(J)。
焦耳，英国物理学家(1818～1889)，他极力想通过实验证明能量的不灭，对发现和确立能量守恒定律做出了重要贡献。
1．下列用电器中，利用电流热效应工作的是( B )A．电视机B．电热毯C．电风扇D．电脑2．阻值为50Ω的定值电阻R接在电源两端，通过电阻R的电流为0.2A，10s内电流产生的热量是__20__J。
3．用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。
(1)实验中通过观察__两支温度计示数__来比较电流产生的热量的多少。
(2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入__质量相同__、__初温相同__的同种液体。
(3)为达到实验目的，选用的两根电阻丝的阻值不能__相同__。
(4)实验结论是__在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多__。
当堂训练教学至此，敬请使用学案当堂训练部分。
第2课时电热的利用和防止出示目标1．了解电热的利用和防止。
2．会运用焦耳定律计算纯电阻电路中的热量。
3．会运用焦耳定律计算非纯电阻电路中的热量。
学习指导一电热的利用和防止阅读课本第101页内容，完成下列填空：1．生产生活中要用到电热，如__热水器__、__电饭锅__、__电熨斗__、__电热孵化器__等。
2．有些电热需要防止，如__电视机后盖的散热孔__、__电脑的散热风扇__。
各小组同学分工合作，完成如下活动。
(1)通过阅读课本、或查阅课外书、或上网查询，了解一些关于生产生活中利用电热和防止电热危害的事例，同学之间交流一下。
(2)想一想，家中的哪些用电器是利用电热的用电器。
(3)讨论一下，家中电视机、电脑等用电器，并不希望电流做功发热，这时必须防止电热的危害，这些用电器是如何防止电热危害的呢？解：(2)电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是。
(3)安装散热风扇。
(1)电热器是利用电来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见的电热器。
电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。
电热器清洁卫生，没有污染，热效率高，有的还可以方便地控制和调节温度。
(2)在电动机里，电流主要是用来做机械功的，但电动机里的导线有电阻，也要产生热量，使导线的温度升高。
温度超过绝缘材料的耐热温度，绝缘材料会迅速老化，甚至可能烧坏。
为此有的电动机里装有风扇，电动机的外壳做成漏空状，都是为了加快散热。
1．因为忙于中考复习，小丽已经很长时间没有打开过自己的电脑了，进入潮湿的夏季后，爸爸建议小丽定期给电脑通一会儿电。
请你解释这样做的道理。
解：利用电流的热效应，利用电热来驱潮。
2．用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电路中，则烧开同样一壶水的时间是(不计热量损失)( A )A．2.5min B．5minC．20min D．40min3．电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这主要是因为( D )A．导线的绝缘皮隔热B．导线散热比电烙铁快C．通过导线的电流小于通过电烙铁的电流D．导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻学习指导二纯电阻电路的热量计算回顾以前所学知识，完成下列填空：1．电功率的计算公式及变形式有__P＝UI__、__P＝I2R__、__P＝U2/R__。
2．电热功率的计算公式是__P＝I2R__。
例：下表为一台电热水器的铭牌(有一项内容模糊不清)，电热水器内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。
求：×××牌电热水器额定电压220V 额定电流高温挡中温挡5A 低温挡2A 电源频率50Hz(1)低温挡正常工作时的额定功率；(2)中温挡正常工作10分钟产生的热量；(3)高温挡正常工作时的额定电流。
解：(1)低温挡正常工作时I ＝2A 。
额定功率P ＝UI ＝220V ×2A ＝440W 。
(2)中温挡正常工作时，I 1＝5A 。
功率P 1＝UI 1＝220V ×5A ＝1100W 10分钟内产生的热量为Q ＝P 1·t ＝1100W ×10×60s ＝6.6×105J (3)由电路图可知，当选择高温挡时，电阻R 1和R 2并联接入电路，当选择低温挡时，R 1和R 2串联，U 2R 1＋R 2＝P ，即2202R 1＋R 2＝440 ①当选择中温挡时，R 1独自接入电路，U 2R 1＝P 1，即2202R 1＝1100 ②联立①②，可解出R 1＝44Ω，R 2＝66Ω。
当选择高温挡时，P 2＝U 2R 1＋U 2R 2＝220244＋220266＝1 833W此时电流I 2＝P 2U＝8.3A各小组同学分工合作，完成下面问题的讨论。
①由于电源电压固定，电路中总电阻随着开关的断开或闭合是可变的，因此在分析此处电热问题时，应在P ＝UI 、P ＝I 2R 、P ＝U 2/R 等公式中选择哪个公式比较方便？②当S 2接b 、S 1断开时，两个电阻怎样连接，电路中总电阻有何特征，此时电路处于什么挡位；③当S 2接a 、S 1闭合时，两个电阻怎样连接，电路中总电阻有何特征，此时电路处于什么挡位；④当S 2断开a 、S 1闭合时，两个电阻怎样连接，电路中总电阻有何特征，此时电路处于什么挡位；解：①选择P ＝U 2/R ；②两个电阻串联，电路中总电阻最大，为低温挡；③两个电阻并联，电路中总电阻最小，为高温挡；④R 1接入电路，电路中电阻介于上述两种情况之间，为中温挡。
(1)对于电热器电路，由于电流通过导体做的功全部转化为热能(电功等于电热)，计算电热和计算电功是一样的，可以采用计算电功的任何公式和方法来计算电热。
(2)由于电路的电源电压一般是固定的，所以在分析电路中的挡位问题时，一般采用P ＝U 2/R 来分析比较方便。
1．有下列用电器，“220V 140W ”的电吹风，“220V140W ”的电热壶，“220V 140W ”的彩色电视机，若它们都在额定电压下工作相同的时间，其中产生热量最多的是( B )A ．电吹风B ．电热壶C ．彩色电视机D ．无法判断2．如图是电饭锅的电路图，S 是温控开关，R 1、R 2是电阻丝。
断开或闭合开关S ，可选择电饭锅处于“加热”或“保温”状态。
若R 1∶R 2＝1∶35，电饭锅加热时的总功率为P 1，保温时的总功率为P 2，则P 1∶P 2为( A )A ．36∶1B ．35∶１C ．36∶35D ．35∶36学习指导三非纯电阻电路的热量计算例：某电动机的额定电压为220V ，线圈电阻为1Ω，接入家庭电路中正常工作，用电流表测得电路中的电流为10A ，则：(1)电动机线圈发热功率为多大？(2)电动机机械功率为多大？各小组同学分工合作，完成下面问题的讨论。
(1)电动机工作时，线圈发热功率用什么公式来求？(2)电动机工作时，总功率用什么公式来求？(3)如何计算电动机的机械效率？＝I2R；100W；解：(1)P1(2)P＝UI；2200W；＝P－P1＝2100W。
(3)P2对于非纯电阻电路如电动机电路，电流做功转化为机械能和热能，热能只是其中的一小部分，电热功率只能用电热定律P＝I2R来进行计算，电热只能用Q＝I2Rt计算。
此时，运用公式P＝UI算出的是电动机的总功率，用“UI－I2R”得到的是电动机工作时把电能转化为机械能的功率。
1．一台电风扇接在220V的电路中正常工作，通过风扇电动机的电流为0.5A，测得风扇电动机线圈电阻为5Ω，求：(1)电风扇的输入功率是多少？(2)电风扇每分钟消耗的电能是多少？(3)电风扇的电动机每分钟产生的电热是多少？产生机械能是多少？解：(1)电风扇的输入功率110W；P＝UI＝220V×0. 5A＝＝UIt＝Pt＝(2)电风扇每分钟消耗电能等于电流所做的功W电110W ×60s ＝6600J ；(3)电风扇的电动机每分钟产生的电热，根据焦耳定律计算Q ＝I 2Rt ＝(0.5A)2×5Ω×60s ＝75J 产生机械能W 机械＝W －Q ＝6600J －75J ＝6525J2．小华准备参加玩具赛车比赛，她想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。