16.4 科学探究：电流的热效应2024-2025学年沪科版九年级全一册物理

第十六章　电流做功与电功率 第四节　科学探究：电流的热效应 九年级全一册•沪科版 学习目标 1.认识到电能可以转化为热能，了解电热的应用。 2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。 3.能在实验的基础上推出焦耳定律，会利用焦耳定律进行计算。 4.知道电流热效应的利用与危害。 学习导入 周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是用手一摸电视机后盖后就发现，小明刚看过电视。 用手机玩游戏 用手机看视频学习 工作时间长了，手机什么感觉？ 手机发热、甚至烫手 学习探究 利用电流的热效应来工作的用电器。 【电热器】 电流通过任何一个导体，导体都要发热，把电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。 电流的热效应 【活动】 列举一些生活中常用的电热器。 微波炉是电热器吗？ 【阅读辨析】 1980年巴黎出现了一种被称为“烹饪之神”的炊具微波炉，其心脏是瓷控管，能产生的每秒24亿5千万次的超高频率的微波，快速振动食物内的蛋白质、脂肪、水分子等。使分子之间相互碰撞、挤压、重新排列组合。简而言之，是靠食物本身内部的摩擦生热的原理来烹调的。 【思考】电炉都是由电炉丝发热，电炉丝A和导线B相连，通过它们的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不热呢？ 电流通过导体时产生热量 Q（简称电热）的多少跟哪些因素有关？ B A 2. 同一电热器，通电时间越长，发热越多。 3. 电热丝热的发红，而导线却几乎不发热。 1. 电热器通电发热，不通电不发热。 〖可能与电流有关，I 越大，Q越大〗 〖可能与时间有关，t 越大，Q越大〗 〖可能与电阻有关，R越大，Q越大〗 结合生活经验，猜想电热的影响因素 探究：电热的影响因素 猜想 （控制变量法） 2.如何反映电热的大小？ （转换法） 1.实验需采用哪种研究方法？ （物体受热膨胀） 方案 控制 不变，改变 ， 观察 ， 结论： 探究电流通过导体产生的热量与通电时间的关系 电流、电阻的大小 通电时间 U形管内液柱高度差的变化 实验1 在电流、电阻相同时， 通电时间越长，电流通过 导体产生的热量越多。 探究电热与通电时间的关系 【想一想】 该装置还可以探究电热与哪个量的关系？ （电流大小） 实验1 探究电热与电阻的关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω R2 = 10 Ω R1 = 5 Ω A 【想一想】 对瓶内煤油有什么要求？ （初温相同 质量相同的煤油） 实验2 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 并联目的：使通过两研究电阻丝的电流不同 探究电热与电流的关系 实验3 探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系 控制 不变，改变 ， 观察 ， 现象： 结论： 通电时间、电阻的大小 电流的大小 U形管内液柱高度差的变化 左边（电流大）U形管 内液柱的高度差大 在通电时间、电阻的相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。 观察实验 Q=I2Rt 焦耳，简称焦（J) 1J=1A2·Ω·s 【公式】 【单位】 【推导式】 Q = UIt Q = U2t/R 焦耳定律：电流通过导体所产生的热量与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。 焦耳定律 ①在非纯电阻电路中，W=UIt 求得的是总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中部分转化为内能的能量。 电功与与电热的关系（W与Q的关系） 用电器 电能 机械能 内能 其他能 W=UIt Q=I2Rt ②在纯电阻电路(电热器电路)中： 即：W > Q Q=W=Pt =UIt =I2Rt=U2t/R W = Q 【辨析】 （普适公式） （纯电阻电路） （纯电阻电路） （纯电阻电路） M Q=I2Rt （电热的普适公式） W： 电流做的功 （消耗的电能） Q： 电流产生的热量 （得到的内能） 利用电热孵化器孵小鸡 用来加热 　　电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。 电热的利用和防止 电热的利用 　　很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 电热的危害 课堂小结 电流的热效应 特征：电流通过导体会发热 探究电流热效应跟哪些因素有关 电阻 电流 通电时间 焦耳定律 表述：电流通过导体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。 公式：Q =I 2Rt  Q =I 2Rt 的推导公式的应用 电热的利用与防止 课堂练习 1、现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接 入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是 （ ） A.甲放热多 B.乙放热多 C.同样多 D.无法判断 B 2.将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W” 的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V 的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是 （ ） A.电烙铁 B.充电器 C.电风扇 D.一样多 A Q = I2Rt =(3 A)2×2W×60 s = 1080 J 3、一根 2 Ω 的电阻丝接在 6 V的电源两端，在 1min内共产生多少热量? 消耗多少电能？ 解: I =　 =　　　= 3A U R 6 V 2 Ω W电 = UIt =6V×3A×60 s =1080 J Q = W电 4、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω,线圈中的电流为10A,这台电动机正常工作1秒钟。 求 ①产生的热量Q？②消耗的电能W?③该电动机的效率? 解：线圈中产生的热量为： Q=I2Rt=(10A)2×2 Ω×1S=200J 消耗的电能为: W电=UIt=220V×10A×1S=2200J Q <W电 5、A、B为两盏白炽灯，A灯型号是“110V 25W”，B灯型号是“110V 100W”，R是一个未知电阻。若把它们接到电压为220V的电路上，下面四种接法中可能让两盏灯都正常发光的电路是（　　） C A B C D 6、有一只电烙铁，如果在同一个家庭电路里，要使它在相同的时间内产生的热量少些，下面几种改装方法可行的是( ) A.把电阻丝剪去一小段 B.更换一根较粗的电阻丝 C.与电阻丝串联一个电阻 D.与电阻丝并联一个电阻 C Lavf55.22.103 $$