第四节 焦耳定律教案设计由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“第4节焦耳定律教案”。
《焦耳定律》教案设计
谢永胜
2010年春季学期
【学习目标】
1．阐述“验证焦耳定律”实验的思想方法；确认电流产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流及通电时间的关系。
2．复述焦耳定律的内容，写出焦耳定律的公式及热量的国际单位。3．解释Q＝W成立的条件。
4．应用Q＝I2Rt和I＝ 等公式进行有关计算。
【主体知识归纳】
1．焦耳定律的内容是：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。2．焦耳定律公式：Q＝I2R。
3．电流通过导体时，如果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W全部用来产生热量Q，那么，电流产生的热量就等于电流所做的功，即Q＝W。
【基础知识精讲】
1．“验证焦耳定律”实验的思想方法
在这个实验中，再次运用了控制变量的方法，请阅读实验内容，思考下列问题：（1）通过观察比较什么现象来说明电流通过导体产生热量的多少?（2）在第一次实验中，为了定性研究电流产生的热量与电阻的关系，应控制哪些条件？怎样控制？（3）在第二次实验中，为了定性研究电流产生的热量与电流强度的关系，应控制哪些条件？怎样控制？
（4）在第三次实验中，为了定性研究电流产生的热量与时间的关系，应控制哪些条件？怎样控制？
（5）通过实验，可以得出什么结论？ 2．怎样理解和应用焦耳定律? 焦耳定律Q＝I2Rt是一个实验定律，是焦耳在大量实验的基础上总结得出的，定量地表示了电能转化为内能的规律。
焦耳定律中“电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比”，这句话你是怎样理解的? 应用焦耳定律解决问题时，公式中的各物理量必须对应于同一段电路或同一个导体。如果电路中存在多段电路或多个导体，必须注意它们各自的对应关系，不可“错位”。
例1
电炉丝坏了，去掉四分之一后接在原来的电源上使用时，在相等时间内产生的热量与原来产生的热量之比为 A．3∶4
B．4∶3
C．4∶1
D．1∶4 解析：本题中，由于电阻变化而使电路发生了变化，应认清哪些物理量变化，哪些物理量不变，全面进行分析．
例2 某电热水器内有R１、Ｒ２两根电热丝，在电压不变的情况下，单独接通Ｒ１或
Ｒ２，热水器中的水需要15 min或20 min将沸腾．问：（1）若将Ｒ１、Ｒ２串联使用，这些水多少时间才能沸腾?（2）若将Ｒ１、Ｒ２并联使用，这些水多少时间才能沸腾? 解析：由于电源电压U不变，两根电热丝单独使用放出的热量分别为：
即Ｒ２＝２Ｒ１ 当Ｒ１与Ｒ２串联时
Ｒ串＝Ｒ１＋Ｒ２＝Ｒ１＋２Ｒ１＝３Ｒ１ 且Q串＝Q１
即 ｔ串＝ ｔ１
ｔ串＝ ·ｔ１＝ ×１５ min＝45 min
ｔ并＝ ｔ１＝ ｔ１＝ ×１５ min＝１０ min．
方法指导：不论是一根电热丝通电，还是两根电热丝（串联或并联）通电，它们对电热水器中的水供给的热量是相同的．这是解答本题的关键．而且，由于电源电压不变，选择Q＝ ｔ分析问题较为方便。
【同步达纲练习】
1．公式Q＝W成立的条件是__________________。
2．在研究焦耳定律的实验中，观察比较图9－19中的实验现象（R甲＞R乙），可知电流产生的热量跟________有关；观察比较图9－20中的实验现象（I2＞I1），可知电流产生的热量跟________有关。
图9－19
图9－20
3．在研究焦耳定律的实验中，为什么将甲、乙两电阻串联在电路中？滑动变阻器在该实验中起什么作用？
4．通过某电阻的电流为I时，在时间t内放出的热量为Q；如果要在 的时间内放出2Q的热量，通过该电阻的电流应为__________．
5．在“验证焦耳定律”的实验中，为了比较电流通过两根不同电阻丝放出热量的多少，必须同时保持 A．通电时间相等和电流相等 B．电阻相等和电流相等
C．电阻相等和通电时间相等
D．电阻相等、电流相等、通电时间相等
6．用两根电热丝（R甲＞R乙）烧水，若电源电压不变，在其他条件相同的情况下，下面哪种方法可使水温升高得最快
A．只使用甲
B．只使用乙
C．两根串联
D．两根并联
7．将一段电阻丝通电后，10 min可将一壶水烧开，现将这段电阻丝对折后将两端接在同一个电源上，将同样一壶水烧开的时间
A．仍为10 min
B．小于10 min
C．大于10 min
D．无法判断
8．如图9－21所示，a、b、c、d是四个装有温度相同、质量相同的水的相同容器，每个容器中放入由相同材料、相同粗细的电阻丝烧成的发热线圈，每个线圈的长度如图所示，如果同时通电，经过一段时间后，则水温最高的是
图9－21
A．容器a
B．容器b
C．容器c
D．容器d 9．两条电阻丝的电阻之比R1∶R2＝3∶2，通过它们的电流强度之比为I1∶I2＝2∶1，在相同时间内它们产生的热量之比是 A．3∶1
B．2∶3 C．3∶2
D．６∶1 10．有一种叫“热得快”的电加热器，用来烧开水．当把它接在220 V的电源上时，要求在20 min内能产生4.84×105 J的热量，那么它的电阻应设计成多少欧？
11．在图9－22电路中，R1＝2 Ω，R2＝４ Ω，电压表示数为3 V．求：
图9－22
（1）电阻R2上每分钟放出的热量．（2）电路每分钟消耗的电能．
【思路拓展题】 做一做 想一想
1．A、B、C是三段“4B”铅笔芯，A、C等长，（8～10 cm），B为A长的一半．按图9－23连接电路，并固定于竖直木板上，用蜡（或凡士林）将火柴粘在铅笔芯上．接通电源（12～24 V）一段时间后，便可看到C、A、B上的火柴依次因蜡受热熔化而掉落．
图9－23
（1）比较A、B，通过二者的电流是否相同，电阻是否相同?通电时间是否相同?为什么A上的火柴先落下?（2）比较A、C，通过二者的电流是否相同?电阻是否相同?通电时间是否相同?为什么C上的火柴先掉下? 2．近几年，我国城乡许多地区在进行电网改造，改造的内容之一就是把输电线换成更粗的．结合焦耳定律谈一谈这样做的目的．
参考答案
【同步达纲练习】
1．电流所做的功全部用来产生热量 2．电阻的大小
电流的大小
3．在研究热量跟电阻的关系时，必须保持电流和通电时间相同，将甲、乙两电阻串联在电路中，使流过电阻丝的电流相等．在研究热量跟电流的关系时，用滑动变阻器改变电路中的电流，观察比较电流不同时，同一根电阻丝在相同时间内产生的热量是否相同． 4．2 I 5．A 6．D 7．B 8．D 9．D 10．120 Ω 11．（1）I2＝I1＝ ＝ ＝1.5 A Q2＝I22R2t2＝（1.5 A）2×4 Ω×60 s＝540 J（2）Q1＝I12R1t1＝（1.5 A）2×2 Ω×60 s＝270 J
Q＝Q1＋Q2＝540 J＋270 J＝810 J 【思路拓展题】 做一做·想一想 1．（1）通过A、B的电流相同，A和B的电阻不同，RA＞RB，通电时间相同．根据Q＝I2Rt在I、t一定时，电阻R越大，产生的热量Q越多，所以A上的火柴因蜡受热熔化先落下．
（2）通过A、C的电流不同，IA＜IC，A、C的电阻相同，即RA＝RC，通电时间相同．根据Q＝I2Rt，在R、t一定时，电流I越大，产生的热量越多，所以C上的火柴因蜡受热熔化先落下．
2．减小输电线的电阻，从而减小电流产生的热量，以免输电线被烧坏．
