沪粤版（2024）九年级上册（2024）第十五章 电能与电功率15.2 电功率教案及反思

这是一份沪粤版（2024）九年级上册（2024）第十五章 电能与电功率15.2 电功率教案及反思，文件包含15．1电能与电功docx、15．3用电器的正确使用docx、15．4焦耳定律docx、15．2电功率docx等4份教案配套教学资源，其中教案共11页， 欢迎下载使用。
1．物理观念：
(1)结合生活实例，认识电流的热效应。
(2)知道通过导体产生的热量与哪些因素有关。
(3)知道焦耳定律，会用焦耳定律进行简单的计算。
(4)知道电流热效应的应用与控制。
2．科学思维：
(1)了解控制变量法和转换法在“探究通电导体产生的热量与哪些因素有关”实验中的应用，提高思维能力。
(2)观察家用电器的工作过程，分析家用电器工作过程中能量的转化过程，用焦耳定律的知识解释相关的现象。
3．科学探究：
(1)通过实验探究，知道电流通过导体产生的热量和电阻、电流及通电时间之间的定性关系，能解释电热器导线几乎不发热的原因。
(2)能制订简单的探究方案，正确读取和记录实验数据，提高实验设计和分析能力，并能提出提高电热的利用与防止电热危害的方法。
4．科学态度与责任：
(1)通过学习过程中的讨论和交流，培养学生合作学习的意识和态度，提升学生学习的兴趣，激发探索自然的内在动力。
(2)通过学习电流热效应的应用与控制，学会辩证地看待问题，养成严谨认真、实事求是的科学态度。
教学重点：探究电流的热效应，用电功率的公式推导得出焦耳定律。
教学难点：理解焦耳定律。
多媒体课件。
一、情景引入
提问：
(1)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，用手触摸电动机外壳部分有什么感觉？为什么？
学生回答：发烫。是电流的热效应。
二、新课教学
探究点一：通电导体产生的热量与哪些因素有关
1．介绍如图所示的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，温度计的示数上升。电流产生的热量越多，温度计示数上升越多。观察温度计示数上升的情况，就可以比较电流产生的热量。
2．三次实验。
第一次实验：两个电阻串联，它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的温度计示数上升得高。表明：通过导体的电流一定时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。
第二次实验：加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次温度计示数的变化，第二次示数上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多。
第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中温度计示数上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多。
3．总结。
(1)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。
(2)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，进一步的研究表明产生的热量与电流的二次方成正比。
(3)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。
探究点二：焦耳定律
1．介绍：英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流通过导体时产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。
2．说明：焦耳定律可以用公式表示为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)。
注意：电功与电热的区别！
练习：一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电流上，在5 min内共产生多少热量？
推导：在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式。如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所做的功全部用来产生热量。那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q＝W。W＝UIt，根据欧姆定律U＝IR推导出焦耳定律Q＝I2Rt。
讨论电热与电阻的关系：
(1)当电流相等时，由W＝UIt和U＝IR得W＝Q＝I2Rt。
结论：当电流与通电时间一定时，电热与电阻成正比。
(2)当电压相等时，由W＝UIt和I＝ eq \f(U,R) 得W＝Q＝ eq \f(U2t,R) 。
结论：当电压与通电时间一定时，电热与电阻成反比。
探究点三：电流热效应的应用与控制
1．纯电阻电路就是指电流通过的导体，电流所做的功全部转化为内能，没有转化为机械能等。这样的电路叫做纯电阻电路。
2．电热器就是一个纯电阻电路，人们利用它来做加热的设备。
例如：电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉都是电热器。
电热器的重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材料上做成的，电流通过电阻丝放出热量。
电热器清洁卫生，没有环境污染；热效率高；有的还可以方便地控制和调节温度等。
例如：电热毯、电烤箱；家禽电热孵卵器，引发炸药的电热装置乃至高空飞行服里的电热保温装置，都是电热器，它们有不同的构造和用途，但原理都相同。
3．防止电热的危害。
在电动机里，电流所做的功主要用来做机械功，但电流通过电动机里的电阻也会产生热量(这样的电路我们叫它非纯电阻电路)，会使导线温度升高，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，这就需要考虑散热，还要加快散热，有的电动机里装有风扇，同时把外壳做成特殊的形状，都是为了迅速散热。
收音机、电视机等用电器也都要考虑散热，它们的机壳上都有散热孔。
15．4 焦耳定律
一、实验：探究通电导体产生的热量跟哪些因素有关(控制变量法)
电流、电阻、通电时间
二、焦耳定律
1．公式：Q＝I2Rt
2．单位
三、电流热效应的应用与控制
本节课从实验和理论两个角度研究了电热与电流、电阻和通电时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会一些科学研究方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难。在实验基础上再去推导，这样使学生更信服。同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识。
本节课也要注意计算电能公式W＝UIt与电热公式Q＝I2Rt的区别与联系，计算电热公式Q＝I2Rt可以计算任何电路的电热。只是在纯电阻电路，这两个公式计算的结果相等。课上应该说清楚焦耳定律适用于一般电路的电热计算。否则学生会认为Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路。
通过本节课的教学，我进一步相信我的学生，相信他们的能力，在今后的教学中，充分发挥学生学习的主动性，只有让他们爱学、会学，我们教师才能真正走出多年的困惑，不要只强调结果，让我们更多地关注过程吧，只有这样结果才会更加美好。