第三节 电流的热效应（教学课件）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

第十五章 电流做功 物理九年级全一册 •北师大版（北京） 第三节 电流的热效应 学习目标 01 02 03 04 物理观念 认识电流的热效应，理解电流通过导体时电能转化为内能的现象（如电炉发热、灯泡发光时发热），知道电流的热效应在生活中的应用（如电热水器、电暖器）和危害（如电路过热引发火灾）。 科学思维 通过分析不同用电器的发热现象（如电熨斗与导线的发热差异），归纳电流热效应的影响因素，区分“电流大小、电阻、时间”对热量的作用，培养归纳推理能力。 科学探究 经历“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验过程，学会用控制变量法设计实验（如保持电阻和时间不变，探究热量与电流的关系；保持电流和时间不变，探究热量与电阻的关系）。 科学态度与责任 通过了解电流热效应的危害（如电路老化引发火灾），认识安全用电的重要性，学会正确使用用电器、定期检查电路的方法，增强安全意识和自我保护能力。 重点难点 教学重点 教学重点 通过实验探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系，理解控制变量法的具体应用。 对焦耳定律中“热量与电流的二次方成正比”的理解，以及与电功公式在不同电路中的区分（纯电阻电路与非纯电阻电路）。 　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。 探究新知 　　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 电能 内能 探究新知 　　电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 猜 想 导体的电阻 导体的电流 通电时间 探究新知 多因素的问题应如何研究呢？ 控制变量 的方法 实验 探究热量与电流、电阻、及通电时间这三个因素是否有关？ 探究新知 电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? 演示实验 实验装置 探究新知 实验装置 密闭空气盒 电阻丝 U型玻璃管 橡胶管 探究新知 9 实验装置原理 电流通过电阻丝会产生热量 等质量的密闭空气受热膨胀 （转换法） 液面升高 探究新知 10 进行实验 实验装置图 探究新知 观察实验 探究新知 实验1：研究电热与电阻关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 　　在电流相同、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。 探究新知 实验2：研究电热与电流关系 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 　　在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。 探究新知 　　焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。 焦 耳 测量了热功当量、是能量守恒定律的发现者之一。 探究新知 　　1．内容：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。 　　2．公式：Q = I2Rt  　　3．单位：焦耳（J） 二、焦耳定律 实验定律 探究新知 Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 　　一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 解: I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 课堂练习 　　1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即 　　Q热 = W = UIt = I2Rt 　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。 　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： 　　W＞Q热 三、电能和电热关系 电能 内能+机械能 探究新知 有一个提升重物用的直流电动机，电动机铭牌有“电机内阻r＝1Ω”的标志，如果已知电路中的固定电阻R0＝10Ω，电源电压U＝160V，电动机两端电压U1＝110V.根据以上数据试计算： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的总功率； (3)电动机输出的机械功率． S R0 M （1）电动机是非纯电阻用电器， 因此不能利用欧姆定律计算； （2）P总=UI （3）P输出=P总-Pr 课堂练习 [解析]　 (1)电阻R0与电动机串联，所以电流相等，对电阻R根据欧姆定律由串并联的规律可得： I＝ A＝5A (2)电动机的输入功率P总＝IU1＝5×110W＝550W (3)电动机的发热功率Pr＝I2r＝52×1W＝25W 电动机的输出功率P出＝ P总－Pr＝525W. 课堂练习 　　额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事? 想想议议 探究新知 　　答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。 探究新知 1．电热的利用 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。 四、电热的利用和防止 探究新知 　　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。 2．电热的危害 探究新知 课堂小结 谢谢聆听 谢谢聆听 $$