16.4科学探究：电流的热效应2023-2024学年沪科版物理九年级全一册

第四节 科学探究：电流的热效应 第十六章 电流做功与电功率 逐点 导讲练 课堂小结 作业提升 学习目标 课时讲解 1 课时流程 2 实验探究：电流通过导体时产生热量 焦耳定律 电热的利用与防止 知识点 实验探究：电流通过导体时产生热量 知1－讲 感悟新知 1 1. 电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫电流的热效应，如电流通过电炉丝时，电炉丝发光发热，电饭锅通电时发热把饭煮熟。 知1－讲 感悟新知 2. 问题: 用电器通电时产生的热量是多少，能否定量计算？ 猜想: 可能与电流的大小、电阻、通电时间有关。 证据: 知1－讲 感悟新知 (1)设计实验 ① 取两个阻值不同的电阻丝，放入质量相等的煤油中，然后串联起来，可以探究电流产生的热量与电阻的关系。 ② 只取一个电阻丝，改变通过的电流，保持通电时间相等，可以探究电流产生的热量与电流的关系。 ③ 保持电阻和电流不变，改变通电时间，可以探究电流产生的热量与通电时间的关系。 知1－讲 感悟新知 (2)进行实验 知1－讲 感悟新知 (3)实验步骤 ① 在两个相同的烧瓶中装入质量相等、初温相同的煤油，瓶中接入两根电阻丝，且让其电阻值R 甲>R 乙，然后在瓶中分别插入一支温度计。 如图1 所示，让两电阻丝串联， 检查电路连接无误后，接通电 路一段时间，记录两瓶中煤油 的温度值变化。 知1－讲 感悟新知 ② 在两瓶中的煤油温度降低一些后，只把甲瓶接入电路，调节滑动变阻器的滑片，增大电路中的电流，重做上述实验，通电时间与上次相同。 ③ 保持电路中的电流大小不变，再延长甲瓶电阻丝的通电时间，记录温度的变化情况。 知1－讲 感悟新知 (4)论证：图2 甲结论：①在电流及通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 ②在电阻及通电时间相同的情况下， 通过电阻的电流越大，这个电阻产 生的热量越多。 ③在两次实验中，通电时间越长， 电阻产生的热量就越多。 知1－讲 感悟新知 深度理解 电流的热效应的实质是电能转化为内能，但是不同的用电器电能转化的情况不同。 (1) 纯电阻电路 (2) 非纯电阻电路 知1－讲 感悟新知 方法点拨 在烧瓶中放入等量的煤油，在该实验中的设计意图 (1) 在不计热量损失的情况下，电流通过电阻丝产生的热量全部被煤油吸收，由Q=cmΔt 可知，在c、m一定的情况下，可以通过Δ t(温度计的示数变化) 来间接反映电流产生热量的多少。 知1－讲 感悟新知 (2) 采用煤油而不是水是因为煤油的比热容较小，在吸收相同热量时，煤油的温度变化大，易于观察。 (3) 分析实验数据时，应分别选取电流和通电时间相同、电阻不同，电阻和通电时间相同、电流不同。电流和电阻相同、通电时间不同的三组数据进行比较、归纳出结论。这是控制变量法在分析实验数据时的应用。 感悟新知 知1－练 [中考·兰州] 在探究“电流通过导体产生热量的多少 与哪些因素有关”的实验中，采用了如图2 所示电路。 例 1 13 感悟新知 知1－练 解题秘方：本题探究影响电流通过导体时产生热量的因素。 14 感悟新知 知1－练 (1)为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入质量和初温都相同的 ______(填“水”或“煤油”)，实验中通过观察 __________________来比较电流通过导体产生热量的多少。 煤油 两支温度计示数变化 15 感悟新知 知1－练 解析：根据Q 吸=cmΔt 知，只有两个烧瓶中装入初温和质量均相同的煤油时，才能通过煤油的温度变化量来反映电流产生热量的多少；若将烧瓶中装有水，则由Q=cmΔt可知：在相同质量的水和煤油中，吸收相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高的示数少，温度计的示数变化不明显，故为了实验效果明显，应选用质量相同的煤油而不用水；实验中通过观察两支温度计示数变化来比较电流产生的热量的多少，这里用到了转换法。 16 感悟新知 知1－练 (2)如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，可以探究电流通过导体产生的热量与______的关系。 电阻 17 感悟新知 知1－练 解析：如图甲所示，两电阻串联，通过两电阻的电流和通电时间相同，改变电阻，可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。 18 感悟新知 知1－练 (3)如图乙所示，两烧瓶中装有阻值 相同的电热丝，闭合开关，调节 滑动变阻器的滑片，使两电流表 示数 ______ (填“相同”或“不 同”)，可以探究电流通过导体 产生的热量与______的关系。 不同 电流 19 感悟新知 知1－练 解析：如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合开关，控制电阻和通电时间相同，通过调节滑动变阻器改变电路中的电流，观察同一个烧瓶中煤油升高的示数变化，可以探究电流通过导体产生的热量与电流的关系。 20 知1－练 感悟新知 实验改进点拨