第四节 焦耳定律
教学目标：
（一）知识与技能
1、知道电流的热效应；
2、理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。
（二）过程与方法：
知道科学研究中常用的等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用。
（三）情感、态度与价值观
通过对焦耳生平的介绍，培养学生热爱科学，勇于克服困难的决心和信心。
教学重点：
电流的热效应跟电阻大小的关系
教学难点：实验操作过程
教学方法：演示法、观察法、讨论法。
教学过程：
（一）创设情境，引入新课
教师出示一些电器的图片，让学生观察，提出问题：
（1）比较它们有何不同？
（2）灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？
（3）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？
（4）电能在转化为其他形式能的时候，为什么都要发热？影响它们发热的因素是什么？
（5）它们发热时有什么规律？
学生活动：观察、思考、讨论回答问题。
（二）新课教学
1、电流的热效应
电流通过导体时，电能要转化成热，我们把这种现象叫做电流的热效应。
2、探究：电流产生的热跟哪些因素有关
（1）猜想
①可能与电压有关，因为电压越大，电炉中产生的热越多；
②可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；
③可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾。
教师补充：电流、电压和电阻三个量之间是有联系的，明确了二个量就可以再确定另外一个量，故我们研究电流、电阻与导体产生热量的关系就可以了。
（2）设计实验（采用控制变量法）
①如何控制电流一定时电阻的变化？
②如何控制电阻一定时电流的变化？
③如何比较电流产生热的多少？(转换的思想)
方案：
第一次实验：把两个电阻放在煤油中或密闭的空气盒中，使之它们产生的热对煤油或空气加热。使两电阻丝串联，以保证它们的电流相等；让甲瓶的电阻相对乙瓶中的较大，观察两瓶中煤油或空气的膨胀程度，如图1所示。
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第二次实验：欲使其电阻一样，电流不等，可以在两个相等的电阻上再并联一个等值的电阻丝，则干路和支路上的电流不相等，如图2所示。
（3）进行实验
①被加热的物质是煤油。
介绍课本上实验。
②被加热的物质是空气。
老师使用电热效应演示器一台进行演示，学生观察。
③播放课件：用凡士林将火柴粘在串联的电阻丝上，接通电源，过一会儿发现，电阻大的火柴先掉下。
④用两段不同材料电阻丝和一根长竹片制成的弓型的电热锯，串联后接入电压为4~6 V的蓄电池组上。切割泡沫塑料。感觉电阻丝细的部分切割快，而粗的部分切割迟钝。
（4）分析论证
①在通电电流一定的条件下，电阻越大，电流产生热的功率就越大，精确的实验表明：电流产生热的功率与电阻成正比。
②在电阻一定的条件下，电流越大，电流产生热的功率也越大，大量的精确实验表明：电流产生热的功率与电流的平方成正比。
（5）结论
上述关系式用公式表示为：P=I2R
3、理论推导
由P=UI与欧姆定律的变形式U=IR综合得出P=I2R
4、焦耳定律
英国物理学家焦耳通过大量的实验于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，跟通电时间成正比的结论，这与我们刚才得出的发热功率与电流、电阻的关系是一致的，于是人们为了记住他，把这个规律叫做焦耳定律。其公式为：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)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳（J）。
5、电热的利用和防止
（1）任何用电器工作时都是产生电热。因为用电器都是由一定阻值的导体组成的，导体中或多或少都有电阻，所以电流通过这些电阻时都会发热。
（2）电热的利用
凡是加热的装置都利用了电热。请大家举一些实子说明。
（3）电热的防止
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不是想把电能转化为热能，而是想转化为机械能、化学能等装置的用电器都需要防止电热的产生。如电视机的散热窗、电动机的散热风扇等。
（三）课堂小结
学生自己总结本节课所学内容并与同学交流
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