13.4 电流的热效应（课件）2024-2025学年-北师大版物理九年级上册

第四节 电流的热效应 知识点 电流的热效应 1 1. 定义 电流通过导体时，导体会发热，这种现象叫作电流的热效应。 2. 实质 电流通过导体发热的过程就是电流做功的过程，即电能转化为内能的过程。 课堂新授 深度理解 白炽灯是利用电流的热效应工作的，所以长时间工作的白炽灯会变得很烫。 课堂新授 知1－练 例 1 下列用电器中，主要是利用电流热效应工作的是( ) A．抽油烟机 B．电熨斗 C．洗衣机 D．笔记本电脑 解题秘方：利用电流热效应的定义解题。 课堂新授 知1－练 解析：抽油烟机主要将电能转化为机械能；电熨斗是将电能转化为内能，利用的是电流的热效应；洗衣机主要将电能转化为机械能；笔记本电脑主要将电能转化为光能和声能。 答案：B 课堂新授 知1－练 1. [中考· 福建] 下列利用电流热效应工作的用电器是( ) A. 电视机 B. 电风扇 C. 空调 D. 电炉 D 课堂新授 知2－讲 知识点 影响电流热效应的因素 2 1. 实验装置 如图1，烧瓶中装有质量相等的同种液体。 课堂新授 知2－讲 2. 实验方案 利用电热器加热质量相同的同种液体，通过液体温度升高的情况，判断通电导体产生热量的多少。 实验1：如图甲所示，R1>R2 ，将R1和R2 串联(目的：使电流相等)，通电相同时 间，探究电流通过导体产生热量的多少 与导体电阻的关系。 课堂新授 知2－讲 实验2：如图乙所示，将阻值均为R的两段电热丝并联，调节滑动变阻器，使通过R的电流不同， 加热相同的时间，探究电流通过 导体产生热量的多少与电流大小 的关系。 课堂新授 知2－讲 实验3：如图甲所示，保持电流和电阻不变，给电路先后通电不同时间，探究电流通过导体产生热量的多少与通电时间的关系。 课堂新授 知2－讲 3. 实验结论 结论1：当电流、通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。 结论2：当电阻、通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多。 结论3：当电流、电阻相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。 课堂新授 知2－讲 实验详解 本实验用到的研究方法有：控制变量法、转换法。 常见的电热转换还有如下方法： ①将电流产生热量的多少转换为玻璃管中液柱上升的高度。 ②将电流产生热量的多少转换为火柴被点燃所需时间的 长短。 ③将电流产生热量的多少转换为气球膨胀程度的大小。 课堂新授 知2－练 [中考·绥化] 如图2所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。 例 2 课堂新授 知2－练 解题秘方：本题采用控制变量法和转换法研究问题，并注意串联电路电流的规律、反常现象的分析、连通器的识别。 课堂新授 知2－练 (1)实验中通过观察_____________________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是______ (填序号)。 ①探究物体的动能跟哪些因素有关 ②探究杠杆的平衡条件 U形管中液柱的高度差 ① 课堂新授 知2－练 解析：电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，应用转换法，实验中通过观察U形管中液柱高度差的变化来反映电阻产生热量的多少。①物体动能的大小通过物块被推动的距离来反映，用到了转换法，符合题意。②通过多次实验寻找普遍规律，没有采用转换法，不符合题意。 课堂新授 知2－练 (2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液柱的高度差大于左侧液柱的高度差，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下， ______越大，产生的热量越多。 电阻 课堂新授 知2－练 解析：题中现象说明右侧电阻大，产生的热量多，故可以得出在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。 课堂新授 知2－练 (3)图中U形管______(填“是”或“不是”)连通器，图乙中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的_____不同。 不是 电流 课堂新授 知2－练 解析：由图知，U形管一端开口，一端封闭，所以不属于连通器。图乙装置中，R1＝R2＝R3，其中R3与R2并联，根据并联电路的电流关系可知，通过R1与R2的电流不同，故目的是使通过R1和R2的电流不相等。 课堂新授 知2－练 (4)某小组在利用图乙装置实验时，发现左右两侧U 形管液柱上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好，请你分析实验现象 不同的原因可能是___________。 电阻R3断路 课堂新授 知2－练 解析：题中现象说明左右两侧产生的热量相同，因为R1＝R2，且R1和R2产生的热量相同，说明R3中没有电流，故可能是电阻R3断路了。 课堂新授 知2－练 2. [东营期中] 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，采用了如图电路。 课堂新授 知2－练 (1)两烧瓶中应装入质量和初温都相同的煤油，实验中通过观察__________________来比较电流通过导体产生热量的多少。 (2)如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝(R1＞R2)， 可以探究电流通过导体产生的热量与 ______的关系；通电一段时间，_____ (填“R1”或“R2”)产生的热量较多。 温度计升高的示数 电阻 R1 课堂新授 知2－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，使两电流表示数______(填 “相同”或“不同”)，可以探究 ______和通电时间一定时，电流产 生的热量跟______关系。 (4)本实验用到的物理方法有___________和______。 不同 电阻 电流 控制变量法 转换法 课堂新授 知3－讲 知识点 焦耳定律 3 1. 内容 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。 课堂新授 知3－讲 2. 焦耳定律公式及各物理量单位 公式 Q＝I2Rt 物理量及单位 电流I A 电阻R Ω 通电时间t s 热量Q J 课堂新授 知3－讲 (1)公式的意义：公式反映的是电流通过导体时产生热效应的规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。 (2)适用范围：公式是由实验总结出来的，只要是电流所产生的热量，都可以利用这一公式进行计算。 课堂新授 知3－讲 3 . 电热计算的要点 (1)焦耳定律公式Q＝I2Rt普遍适用；推导公式Q＝t＝UIt＝Pt＝W，只适用于电能全部转化为内能的电路(俗称纯电阻电路)。 (2)用焦耳定律公式及其推导公式计算时，电压的单位是V、电流的单位是A、电阻的单位是Ω、时间的单位是s，计算结果热量的单位才是J。 课堂新授 知3－讲 推理思考 公式Q＝t＝UIt是如何推导出来的？ 推导结果 将欧姆定律公式变形得U＝IR，代入焦耳定律公式，则有Q＝I2Rt＝IRIt＝UIt。同理将欧姆定律公式代入焦耳定律公式，则有Q＝t。 课堂新授 知3－讲 拓展延伸 电功(或消耗的电能)与电热间的关系： 电功和电热的计算公式分别为W＝UIt、Q＝I2Rt，普遍 适用。 在纯电阻电路中，由于电能全部转化为电热，所以W＝Q。 在非纯电阻电路中，电能只有一部分转化为电热，即W>Q。 课堂新授 知3－练 [中考·安徽]在某汽车尾部的挡风玻璃上，有一种电加热除雾装置，它由5条阻值均为12 Ω 的电阻丝并联而成，简化结构如图3所示。该装置与12 V的汽车电池接通工作1 min，产生的总热量为_______ J。 例 3 解题秘方：解答本题用到并联电路电阻的规律、欧姆定律公式和焦耳定律公式。 3 600 课堂新授 知3－练 解析：根据并联电路的电阻特点可知，5 条阻值为12 Ω的电阻丝并联的总电阻R并＝＝2.4 Ω，电加热除雾装置 1 min产生的总热量Q＝W＝t＝×1×60 s ＝ 3 600 J 。 课堂新授 知3－练 3. 如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1 的阻值为20 Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为4 V，电流表的示数为0.4 A。求： 课堂新授 知3－练 (1)通电10 s电阻丝R1产生的热量。 解：由图知，两电阻串联，电流表测电路中电流，电压表测R2两端电压，由串联电路的电流规律知，通过R1的电流I1＝I2＝I＝0.4 A，通电10 s电阻丝R1产生的热量 Q1＝I12R1t＝(0.4 A)2×20 Ω×10 s＝32 J。 课堂新授 知3－练 (2)电源两端的电压。 解：R1两端电压U1＝I1R1＝0.4 A×20 Ω＝8 V，由串联电路的电压规律可得，电源两端的电压U＝U1＋U2＝ 8 V＋4 V＝12 V。 课堂新授 知4－讲 知识点 电热的利用和防止 4 1. 电热的利用 电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用，日常生活中电热器就是利用电流的热效应工作的。如孵化器、电烤箱、电热毯等。 2. 电热的防止 电热会使用电器温度过高，影响用电器的工作、使用寿命，甚至损坏用电器，这就需要散热。因此很多用电器采用装散热孔、散热风扇等方法散热。 课堂新授 知4－讲 技巧点拨 识别是利用电热还是防止电热的危害，主要看使用某电器或相应装置某种设计的目的，如果目的是方便散热，则属于防止电热的危害；如果是利用电流产生的热量，则属于利用电热。 课堂新授 知4－练 下列情况中不属于防止电热危害的是( ) A. 收音机的机壳上有许多孔 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 例 4 解题秘方：结合各种用电器或相应装置某种设计目的来分析。 课堂新授 知4－练 解析：收音机机壳上的小孔、电脑机箱内的小风扇、电动机外壳的散热片，都可以加速散热，从而防止电热的危害。家电长时间停用，隔一段时间通电一次，是利用电热驱潮，避免家用电器因受潮而损坏。 答案：D 课堂新授 知4－练 4. [中考·梧州] 下列属于防止电流热效应产生危害的实例是( ) A. 家里使用电热水壶烧水 B. 利用电视机后盖的小孔散热 C. 家里使用电饭锅煮饭 D. 小佳妈妈使用电熨斗熨衣服 B 课堂新授 电流的热效应 电热 焦耳定律 利用和防止 影响因素 归纳总结 $$