人教版九年级物理下册：第18章 第4节第2课时 电热的利用和防止（教案）

第4节焦耳定律第2课时电热的利用和防止【教学目标】一、知识与技能1.知道利用和防止电热的场合和方法;2.进一步理解焦耳定律.二、过程与方法通过本节内容的学习，培养学生应用物理知识解决简单问题的能力.三、情感、态度与价值观1.通过对电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣.2.在学习的过程中，渗透辩证唯物主义的思想.【教学重点】电热的利用与防止.【教学难点】焦耳定律的进一步理解.【教具准备】电炉、电熨斗、电饭锅、热得快等电热器、多媒体课件等.【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一课时内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】师日常生活中，利用电热工作的用电器有很多，请同学们举出例子.生：电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤箱、电炉……8 师本节课我们除了学习电热的利用，还需了解电热有害时怎样防止电热.【进行新课】知识点1电热的利用和防止师电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体.教师出示电炉，引导学生观察后说出电炉的结构.生：电炉的结构主要是炉丝即电阻丝.还必须有炉盘，电炉盘是绝缘材料制成的.教师提问：从实际考虑，电炉丝应该有什么要求？生1：电炉就是要靠电炉丝发热的，所以炉丝的电阻应该很大.生2：炉丝还应有较高的熔点，这样它在发热时才不容易烧断.师请同学们以电炉为例说明发热体是用什么材料制成的？生：发热体是由电阻（率）大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的.教师出示热得快、电饭锅、电熨斗等电热器，并将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体.师我们了解了电热器，大家能不能说说使用电热有什么好处？生1：电热清洁卫生，没有环境污染.生2：热效率高，使用方便.生3：能方便地调节，如控制温度，操作简单.师同学们知道了利用电热的好处.但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要设法防止.有关的内容，大家了解的有哪些呢？生1：电机使用过程中会发热，如果连续使用时间过长，就会烧坏电机.生2：有些导体上的绝缘材料会因温度过高，使绝缘材料迅速老化，甚至烧坏.生3：电视机开的时间长了会发热.电视机后盖上有许多孔，就是为了能通风散热.生4：电脑中还装有风扇，也是为了散热，减少电热的危害.生5：农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会，等凉了再用，是为了防止电热可能造成的危害.8 师同学们对电热的危害及防止了解的还真不少，老师这儿有一份用电器的说明书，请大家仔细阅读，并分析说明其中的道理.（用多媒体播放）教师引导学生着重注意以下内容：工作时将电器置于通风良好处；勿使电器淋雨或受潮；长期不用的电器隔一段时间应该通电一次.生1：电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害.生2：电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用.长期不用的电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用.例题1教师用多媒体展示练习册中对应题目，并讲解.课堂演练完成本课时对应课堂练习.知识点2电热的综合应用1.电功与电热的区别与联系（教师可用多媒体展示说明）（1）电功与电热的区别：电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能.电热是指电流通过一段电路做功，电能转化为内能的那一部分.两者表示的意义不同，是两个不同的概念.（2）电功与电热的联系：①在纯电阻电器（电路中只有电阻的电路）中，电流所做的功没有转化为别的形式的能，只转化为内能，电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的，即W=Q，此时计算电功的各个公式,如W=UIt=I2Rt=U2Rt=Pt都适用于计算电热.初中阶段所研究的电路一般仅限于纯电阻电路，如电灯、电炉、电热器、电熨斗等.②若电路中除有电阻外，还含有电动机、电解槽等，这种电路就是非纯电阻电路.从能量转化的角度看，这种电路消耗的电能除部分转化为内能外，还转化为机械能和化学能等.如在电动机工作的电路中，加在电动机两端的电压为U，通过它的电流为I，电动机的线圈也有一定的电阻R，此时电流做的功为W=UIt,而电流做的功并没有全部转化为内能，绝大部分转化为机械能了，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量Q=I2Rt，但此时Q≠W,而是Q＜W,即W=Q+机械能.8 2.计算公式及其适用范围例题2（多媒体展示）一电动机的线圈电阻为1Ω,线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，此时电动机正常工作.（1）在求电动机正常工作1min所消耗的电能时，有以下两种不同的解法：小明的解法：W=UIt=2V×0.8A×60s=96J;小华的解法：W=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4J.你认为哪位同学做得好，请做出判断并说明理由.（2）求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少.分析：电动机正常工作的过程是将电能转化为机械能和热能的过程，所以电动机工作时消耗的电能大于产生的电热.电动机获得的机械能是所消耗的电能与所转化成的热量的差值.解：（1）小明的解法正确.因为电动机为非纯电阻电路，其电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律，故含电动机的电路不能用含欧姆定律的推出公式求电功.（2）1min内电动机产生的电热为：Q=I2Rt=(0.8A)2×1Ω×60s=38.4J;则在1min内，这台电动机所转化的机械能是：W机=W-Q=96J-38.4J=57.6J.例题3（多媒体展示）小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个挡位的发热功率，如图是其内部简化路图，开关S1可分别与触点a、b接触.已知：R1=48.4Ω，R2=96.8Ω，电源电压保持不变.请分析和解答以下问题：8 （1）当开关S1置于b端、S2断开时，电烤箱处于什么挡位？简述理由.（2）电烤箱在中挡位工作时，消耗的电功率是多少？（3）电烤箱在高挡位工作时，对食物加热6min，消耗的电能为多少？例题4（多媒体展示）如图所示是电饭锅的实物图，图甲是它的内部电路图，图乙是电路简图.它有“高温烧煮”和“焖饭、保温”两挡，由温控开关自动控制.煮饭时，先要按下温控开关按钮；到达设定温度（饭已煮熟），按钮会自动弹起.（1）对照观察图（甲）和图（乙），温控开关按钮未按下时，“烧煮电路部分”与“保温电路部分”是关系（选填“串联”或“并联”）；按下温控开关按钮，“烧煮电路部分”的电压为V，“保温电路部分”将（选填“工作”或“不工作”）；温控开关按钮弹起后，电路中的电流比原来8 （选填“大”或“小”）.（2）当温控开关按钮按下时，电饭锅电路的总功率为1100W.求：“烧煮电路部分”的电阻R1.（3）温控开关按钮弹起后，电饭锅电路的总功率为44W.求：①电路中的电流；②“保温电路部分”的电阻R2.（4）已知只有当指示灯和限流器两端的电压与电源相差不大时，指示灯才会发光.请通过相关计算分析说明为什么温控开关按钮弹起时，红灯熄灭而黄灯亮.分析：（1）由图乙电路简图可发现，温控开关按钮未按下时，电路中只有“烧煮电路部分”与“保温电路部分”串联，按下温控开关按钮，“保温电路部分”被短路不能工作，电路中只有“烧煮电路部分”，所以“烧煮电路部分”的电源为220V，温控开关弹起时，R1、R2串联，电路中电阻变大，根据I=U/R知，电压不变，电阻变大，故电流将变小；（2）当温控开关按钮按下时，电路中只有R1，则R1=U2/P;（3）温控开关弹起，R1、R2串联时，电路中的电流I=P/U，R总=U/I，则R2=R总-R1;（4）当温控开关按钮弹起时，R1、R2串联，则U1=I1R1=0.2A×44Ω=8.8V,远小于220V，而U2=U-U1=220V-8.8V=211.2V,接近220V，所以红灯不亮黄灯亮.8 课堂演练完成本课时对应课堂练习.【教师结束语】这节课我们学习了电热的利用和防止，以及电热的综合应用等.电热在生产、生活中广泛存在，要从应用和危害两个方面认识电热，注意辩证地分析问题.同时要善于观察生活，用理论来指导实践，认识生活中的科学.课后作业完成本课时对应课后练习.1.本节课的设计要体现从生活走向物理，从物理走向社会的基本理念，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯.为此，将这一节划分为两课时来完成，第一课时，着重探究影响电热的因素，保证学生探究的时间，探究的多样性.第二课时，着重理解功和热的关系，以及电热的利用与防止.2.电热的利用与防止，让学生认识事物总有两重性,在教学中渗透辩证唯物主义的思想.8 我们说的电热危害是对于我们的需要来说的，如果产生的热量是我们需要的，那对我们是有利的，反之就是有害的.如：电视机在工作时产生的热量，在正常观看时，是有害的.但当电视机长时间不用时，我们可以利用电热来驱潮，这时的电热就是有利的.电热器在工作时产生的热量如果过多，也会带来危害，所以我们在正常使用电能产生的热量时，也要注意安全.3.有关电热的计算问题：电热的计算一般包括两种情况：纯电阻电器（电热器电路）的电热计算和非纯电阻电路（电动机电路）的电热计算.解题时，先要判断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路.（1）对于纯电阻电路，由于电流通过导体做的功全部转化为内能（电能等于电热），计算电热和计算电能是一样的，可以采用计算电能的任何公式和方法来计算电热.（2）对于非纯电阻电路，电流做的功转化为其他形式的能和内能，内能只是其中的一小部分，电热功率只能用公式P=I2R来计算，电热只能用Q=I2Rt计算.此时，运用公式P=UI算出的是电路的总功率，用“UI-I2R”得到的是除内能外的其他形式的能.8