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（导学案）

第2课时电热的利用和防止6课题电热的利用和防止课型新授课教学目标知识与技能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.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.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、多媒体课件等教学难点焦耳定律的进一步理解教学课时1课时课前预习电热的利用和防止（1）电热的利用：各种电热器都是利用电热的设备，例如电饭锅、电热水器、电熨斗等.（2）电热的防止：如果用电器聚集的电热过多，温度过高，有可能烧坏电器，甚至引发火灾.电脑主机里装有风扇、散热器等，都是为了加快散热.巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（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.新课导入师日常生活中，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……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.备课笔记规律总结：电热的利用和防止的关键不是有无电热产生，而是产生的电热是有用的或者是有害的.6 进行新课教师提问：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.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.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==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.备课笔记课外拓展：电视机长时间工作而且散热不好时容易损坏，但长时间不开机又会上潮，这时可利用电热除潮气.6 进行新课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.2.计算公式及其适用范围【例1】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对，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2】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：（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？解：（1）低挡位.当开关S1置于b端、S2断开时，电阻R1与R2串联，电路中的电阻最大，由P=UI=可知，此时电功率最小，是低挡位.（2）当开关S1置于b端、S2闭合时为中挡位，电烤箱消耗的电功率P=.备课笔记6 进行新课（3）当S1置于a端，S2闭合时，电烤箱在高挡位，电阻R1与R2并联，电烤箱消耗的总功率P总=P1+P2=.电烤箱消耗的电能W=P总t=1.5×103W×6×60s=5.4×105J.【例3】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________（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=I′R1=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.解：（1）串联220不工作小（2）当温控开关按钮按下时，电路中只有R1工作.=44Ω备课笔记6 进行新课（3）当温控开关按钮弹起时，R1与R2串联.R2=R总-R1=1100Ω-44Ω=1056Ω（4）当温控开关按钮弹起时，R1与R2串联.因为U1=I′R1=0.2A×44Ω=8.8V＜＜220V.U2=U-U1=220V-8.8V=211.2V≈220V所以，红灯不亮黄灯亮.教学板书课堂小结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.教材习题解答动手动脑学物理(P102)4.某校师生自制了一台电烘箱.电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量.求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻.解：.由Q=I2Rt得.5.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉.（1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例；（2）列举两个生活或生产中防止电流热效应产生危害而采取的措施.解：（1）如电饭煲、电热水器等利用电流的热效应来加热.（2）电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热；电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，这些措施都是为了降温.6.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾.这是为什么？解：导线相互连接处的电阻大.根据电流的热效应跟电阻大小的关系，接入电路的电阻越大，发热越多，温度越高，这样长时间工作会加速老化，甚至引起火灾.备课笔记6 难题解答【例4】下列情况中不属于防止电热危害的是（）A.电视机的后盖有许多孔B.电脑机箱内有小风扇C.电动机外壳有许多散热片D.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次解析：家电长时间停用，里面可能会积累一些湿气，会加速电器的生锈、老化，隔一段时间应通电一次正是为了利用电流的热效应去除家电中的湿气.前三个选项中的措施都能加快散热，防止电热引起电器升温过高带来的危害.答案：D布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.教学反思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，丰富探究的多样性.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.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.教学过程中老师的疑问：教师点评和总结备课笔记6