16.4 科学探究：电流的热效应 学案 2022-2023学年沪科版九年级物理全一册

16.4 科学探究：电流的热效应 知识精讲 一．电流的热效应 1．当电流通过导体时，电能转化成内能的现象，叫做电流的热效应。电流还有磁效应，化学效应。 2．各种用电器里都有电阻，所以只要用电器通电，就会发热。利用电流热效应的用电器有：电热毯、电热水壶、热得快等，电视机、电动机、电脑、微波炉等不是利用电流的热效应。 二．焦耳定律 1．电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律，公式为，热量的单位是焦耳（J）。焦耳定律是个实验定律，是电流热效应的定量反映，给出了定量的关系式，描述的是电能通过电流做功转化为内能的多少。 2．焦耳定律的计算 （1）对于纯电阻电路 （欧姆定律适用） （2）对于非纯电阻电路，例如研究电动机及或电风扇等用电器的发热效应时，欧姆定律不适用，当电流通过这类用电器时，电能部分转化为内能，部分转化为机械能。 （R指用电器的内阻，Q是用电器所产生的内能） (欧姆定律不适用) 3．焦耳定律探究实验： 焦耳定律探究实验涉及到控制变量法和转换法的应用。转换法，是指在物理学实验中，对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题，往往通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等，去认识事物的本质。以下面的实验为例： （1）控制变量法：电流产生的热量（）跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，图甲中，两个电阻串联在电路中，可以控制电流相同，通电时间相同，电阻不同，探究电流产生热量跟电阻的关系；图乙中，右面容器中两个电阻并联，可以控制其电流小于左面容器中电阻中的电流，通电时间相同，电阻相等，探究电流产生热量跟电流的关系； （2）转换法：实验中无法直接测量电阻丝产生的热量，使用间接的方法。在上图中，在两个透明容器中密闭着等量的空气，电阻丝发热，使得空气受热，压强增加，在气体压强的作用下，U型管两侧的液面高度差增加，从而定性地判断出电阻丝产生热量的多少。 三点剖析 一．核心考点 1．电流热效应的判断★ 2．焦耳定律公式及其计算★ 3．焦耳定律实验探究★★   二．重难点和易错点 1．探究焦耳定律里电能、电流及电阻的关系，明确实验的设计思路，灵活应用控制变量法和转换法，注意理清楚控制量、自变量和因变量的关系，同时能够写出实验的步骤，明确实验测量结果的数据表格。 2．对于非纯电阻电路，例如涉及电风扇，电动机等用电器时，注意电能部分转化为机械能，部分转化为内能，也就是通过用电器的内阻而发热。注意，非纯电阻用电器欧姆定律不适用。 电流的热效应 例题1、[多选题] 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.用电饭煲煮饭 D.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次 例题2、 （1）五金商店用很多种材料：如镍铬合金线、铜线等。现需要更换家里电炉中的电热体，你应该购买________线（选填“镍铬合金”或“铜”）。 （2）某些物质在温度很低时，电阻变为________，这就是超导现象。如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪些情境得到应用________（选填序号）。 ①用作电吹风的电热丝 ②用作白炽灯的灯丝 ③用作输电线缆 随练1、 下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） A.电暖气 B.计算器 C.电视机 D.笔记本电脑 随练2、 将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ） A.三个用电器产生的热量相同 B.电风扇产生的热量最多 C.电烙铁产生的热量最多 D.电视机产生的热量最多 焦耳定律实验 例题1、 如图甲、乙是“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，其中，两个透明容器中都有一段电阻丝，密封着等量的空气。 （1）实验装置甲是探究电流产生的热量与________大小的关系，实验装置乙是探究电流产生的热量与________大小的关系。 （2）实验前，应使两个U形管中的液面高度________，该实验方案是通过U形管中液面的________来反映电流产生热量的多少。 （3）实验中，甲装置通电一会后，刘欣同学观察发现右边U形管中的液面上升较快，这一实验现象表明，在电流________，通电时间相同时，电阻越大，电阻产生的热量________。 例题2、 在探究“影响电流热效应的因素”实验中： （1）为了探究电流通过电阻产生的热量与电流的关系，小明设计了甲图装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，该实验通过比较_________________，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。下面的探究实例中，也是采用这种研究方法的是________。 A．力是看不见的，可以通过力的作用效果