16.4 科学探究：电流的热效应 2023－2024学年沪科版物理九年级

电流的热效应 能通过实例认识电流的热效应，通过探究电流的热效应影响因素，提高运用控制变量法和转化法设计实验的能力。 01 知道焦耳定律、会用焦耳定律公式进行简单计算和解释现象 02 通过从能量转化和守恒的角度对电功和电热的辨析，养成归纳总结的科学思维方法。 03 体会电热在生活生产中的应用和危害，辩证的认识电热， 有改进和创新的意识。 04 学习目标 3 电流的热效应 概念 电流通过导体时电能转化成______，这种现象叫做电流的热效应。 内能 电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红而导线却几乎不发热？ 想一想 4 实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关 猜想与假设 烫手 跟电阻 有关 不烫手 干路 着火 跟电流有关 跟时间有关 用越久约烫手 实验方法 控制变量法 转换法 （1）当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？ （2）电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？ 实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关 实验一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关 （1）按照右图连接实物图，按下计时器并同时记录温度计的示数。保持电流大小不变。 实验步骤 （2）记录数据，分析结论 电流和时间相同 R S A R＇ 实验一：探究电流产生的热量与通电时间是否有关 结论 在上面的试验中，随着时间的推移，液柱在不停的升高。在电阻和电流相同时，通电时间越长，产生的热量越多。 实验二：探究电流产生的热量与电流大小是否有关 （1）按照右图连接实物图，移动滑动变阻器滑片，观察电流大小与产生热量的关系 实验步骤 （2）记录数据，分析结论 电阻和时间相同 R S A R＇ 数据分析 电流 液柱上升情况 I1=1A 较低 I2=2A 较高 结论 在相等时间内，电阻相同时，电流较大的电阻比电流较小的电阻产生的热量多。 数据分析与结论 实验二：探究电流产生的热量与电流大小是否有关 （1）按照右图连接实物图，观察电流相同时，不同阻值的电阻与产生热量的关系 实验步骤 （2）记录数据，分析结论 电流和时间相同 实验三：探究电流产生的热量与电阻大小是否有关 R1 R2 S E A 数据分析与结论 数据分析 电阻 液柱上升情况 R1=5Ω 较低 R2=10Ω 较高 结论 在相等时间内，电流相同时，电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多。 实验三：探究电流产生的热量与电阻大小是否有关 导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多，那么导体产生的热量和电阻、电流及通电时间之间有什么样的定量关系？ 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，这个规律叫作焦耳定律． 焦耳定律 观察与思考 电流I的单位是安（A） 电阻R的单位是欧（Ω） 时间t的单位是秒（s） 热量Q的单位是焦（J） 观察与思考 焦耳定律适用于任何用电器产生热量的计算 电热的利用和防止 电热的利用 电热器是利用电热的设备，是利用电流的热效应来工作的。电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、熔点高的金属导体制作的。 电热的危害 短路引起的火灾，发动机、电脑等发热不仅浪费能量并且其产生的热量还需要冷却等。 电热的防止 设置散热孔、散热片或在发热体的部位安装电风扇等方法进行散热。 17 热效应概念 热效应影响因素 焦耳定律内容 焦耳定律公式 电热的利用和防止 1 2 3 4 5 18 课堂总结 18 本课小结 通过本节课，你学到了什么？ 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 一、电流的热效应 二、影响电流热效应的因素 电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 三、焦耳定律 Q = I2Rt 随堂练习 1、两个电热器的电阻之比为4:3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为1:3，在相等的时间里产生的热量之比为______。 4:3 1:9 2、当0.2A的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4A时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的　(　　　 ) A、2倍　 B、4倍　 C、0.25倍　 D、0.5倍 B 3、一根60Ω 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？ 解： I=U/R=36V/60Ω=0.6A Q=I2Rt=(0.6)2×60×5×60=6480J 4、某电动机上标有“220V 2A”，它的线圈电阻为5 Ω，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？ 解：消耗的电能为:W总