13.3 焦耳定律（导学案）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

13.3焦耳定律 （导学案） 【学习目标】 1. 物理观念：知道电流的热效应，理解电流通过导体时会产生热量；理解焦耳定律的内容；掌握焦耳定律的公式 Q=I2Rt及其单位；了解电流热效应在生活和生产中的应用与危害。 2. 科学思维：通过实验探究，运用控制变量法和转换法研究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系；能运用焦耳定律分析生活中的有关现象，解决简单实际问题。 3. 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，学会设计实验方案、控制实验条件、分析实验现象。 4. 科学态度与责任：在实验探究中，养成严谨、规范、实事求是的科学态度；了解电流热效应的应用与危害，增强安全用电意识。 【学习重点】 1. 探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间关系的实验方法。 2. 焦耳定律的内容、公式 Q=I2Rt及其应用。 3. 电流热效应在生活中的应用与危害。 【学习难点】理解焦耳定律的定量关系；区分电功与电热。 【自主预习】阅读教材，完成以下内容： 1. 电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热，内能增加，这种现象叫做电流的热效应。 2. 电流通过导体时产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。 3. 公式：Q=I2Rt。 4. 单位：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）。 【课堂探究】 探究一、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 【探究活动一】认识电流的热效应 问题情境： 在寒冷的冬日，我们可以打开取暖器使房间温度升高，待在取暖器旁就会感到暖意融融。取暖器内部布满了一圈圈紧密缠绕的金属丝。取暖器放出的热量从何而来呢？这些金属丝又起什么作用呢？ 思考与讨论： 1. 电流通过导体时，导体为什么会发热？ 电流通过导体时，电能转化为内能，导体内能增加，温度升高，这就是电流的热效应。 2. 生活中还有哪些现象与电流的热效应有关？ 电热水壶烧水、电饭煲煮饭、电熨斗熨衣服、白炽灯发光发热、保险丝熔断等。 知识归纳： 电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热，内能增加，这种现象叫做电流的热效应。 电流产生的热量与通电时间有关，通电时间越长，产生的热量越多。 【探究活动二】探究电流产生的热量与电阻的关系 问题情境： 电流产生的热量除了与通电时间有关，还可能与哪些因素有关？ 猜想与假设： 电流产生的热量可能与电流、电阻有关。 实验探究： 【实验目的】研究电流、通电时间一定时，电流产生的热量与电阻的关系。 【实验器材】甲、乙、丙三根电热丝（甲、丙电阻相等，乙电阻较大）、装有煤油的三个瓶子、温度计或温度传感器、电源、开关、导线等。 【实验步骤】 将甲、乙电热丝串联接入电路，接通电源一段时间后断开。 观察比较两瓶中煤油的最终温度。 实验现象： 乙瓶中煤油温度升高较多。 分析与论证： 甲、乙串联，通过它们的电流相等，通电时间也相等。乙的电阻较大，产生的热量较多，煤油温度升高较多。 实验结论： 在电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。 【探究活动三】探究电流产生的热量与电流的关系 问题情境： 在电阻和通电时间一定时，电流产生的热量与电流有什么关系？ 实验探究： 【实验目的】研究电阻、通电时间一定时，电流产生的热量与电流的关系。 【实验器材】甲、丙电热丝（电阻相等）、装有煤油的瓶子、温度计或温度传感器、电源、开关、滑动变阻器、导线等。 【实验步骤】 将丙电热丝单独接入电路，通过调节电源电压或滑动变阻器，使通过它的电流与实验1中通过甲电热丝的电流大小明显不同，但通电时间相同。 观察比较甲、丙所在瓶中煤油的最终温度。 实验现象： 电流较大的那个瓶中煤油温度升高较多。 分析与论证： 甲、丙电阻相等，通电时间相同。通过丙的电流较大，产生的热量较多，煤油温度升高较多。 实验结论： 在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多。 【探究活动四】归纳焦耳定律 问题情境： 综合以上实验，电流产生的热量与电流、电阻、通电时间之间存在怎样的定量关系？ 知识归纳： 焦耳定律：电流通过导体时产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。 公式：Q=I2Rt。 单位：I—安（A），R—欧（Ω），t—秒（s），Q—焦（J） 思考讨论： 如果想让取暖器的取暖效果更好，取暖器应该换用电阻更大还是更小一些的电热丝？ 在其他条件相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以应换用电阻更大的电热丝。 【例题1】实验发现，灯泡两端电压越大，电流越大，灯泡越亮。该过程是通过电流做功将电能转化为___________能。当电压超过一定限值，灯泡就烧坏了。灯泡被烧坏本质上是电流的___________效应使灯丝（钨）熔化，电路断路。 【答案】 内能和光 热 【详解】白炽灯工作时，电流做功，电能转化为内能和光能，灯丝发热发光；电流通过导体产生热量，属于电流的热效应；电压过高，产生热量过多，达到钨丝熔点，钨丝熔化，造成断路。 【例题2】在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图所示，A、B为两个完全相同的烧瓶，瓶中插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，应在A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的______（选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是______（选填序号）； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关 C．“伏安法”测电阻 (3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图中的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的电阻______。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则A、B两烧瓶内液体比热容的关系为cA__________________cB；（均选填“>”、“<”或“=”） 【答案】(1)煤油 (2)B (3) = 【详解】（1）煤油的比热容比水小，在质量相同、吸收相同热量时，煤油的温度升高更明显，实验现象更易观察，因此选煤油。 （2）通过温度计示数变化反映产生热量的多少，这种将不易直接观测的物理量转换为直观易测现象的方法是转换法。 A．探究电流与电压、电阻的关系用的是控制变量法，故A不符合题意； B．探究导体电阻的影响因素时，通过电流表示数大小反映电阻大小，属于转换法，故B符合题意； C．选项伏安法测电阻是利用公式直接测量计算电阻，没有用到该转换思想，故C不符合题意。 故选B。 （3）比较不同物质的吸热能力时，需要保证两种液体在相同时间内吸收的热量完全相等；图中两根电阻丝串联、电流和通电时间相同，根据焦耳定律，只有让两根电阻丝的电阻相等，才能保证相同时间放出的热量相等，让两种液体吸收的热量相同； 根据比热容公式，质量、吸收热量相同时，温度升高越快，即越大，比热容越小，因此A的温度升得更快时，。 【例题3】夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊（如图），它是利用电流的___________效应来工作的。驱蚊器的发热元件是一个阻值为10000Ω的电阻，工作电流为20mA，则发热元件通电50s产生的热量为__________J。 【答案】 热 200 【详解】电热驱蚊器依靠电流通过导体时产生热量的特性工作，属于电流的热效应；工作电流，由焦耳定律可知，发热元件产生的热量为 【例题4】将两根电阻丝、分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，。通电一段时间后，、产生的热量之比为（     ） A．3∶2 B．2∶3 C．9∶4 D．4∶9 【答案】A 【详解】两电阻丝串联，通过它们的电流和通电时间相等，由焦耳定律可知，、产生的热量之比为 故选A。 【例题5】如图所示是两挡电饭锅内部的简化电路图，R1、R2均为发热电阻，将开关S分别置于1、2两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知R1、R2的阻值均为110Ω。当开关S置于2位置时，电饭锅处于__________（选填“高温”或“低温”）挡，该挡位正常工作10min产生的热量是__________ J。 【答案】 低温 2.64×105 【详解】[1]由图可知，当开关置于1时，、并联，电路中的总电阻较小，由可知，电路中的总功率较大，电饭锅处于高温挡，当开关置于2时，只有工作，电路中的总电阻较大，由可知，电路中的总功率较小，电饭锅处于低温挡； [2]低温挡的电功率： 该挡位正常工作产生的热量： 探究二、哪些常见现象与电流热效应有关？ 【探究活动五】焦耳定律的应用与危害 问题情境： 电流的热效应在生活中有广泛应用，但也可能带来危害。 讨论与交流： 1. 电流热效应有哪些应用？ 电热水器、烤面包机、电烙铁、电地暖发热电缆、保险丝等。 2. 电流热效应可能带来哪些危害？ 大功率用电器持续发热可能影响其性能，甚至缩短使用寿命；电路发生短路故障时，电流会急剧增大，短时间内产生大量的热量，造成用电器损坏，甚至引发火灾。 3. 如何防止电流热效应带来的危害？ 提高用电器散热性能，实时检查电路和电气设备，避免发生短路事故，安装保险丝或低压断路器等。 知识归纳： 应用：电热器、电烙铁、电地暖、保险丝等。 危害：用电器过热、短路引发火灾等。 防护：加强散热、定期检查、安装保护装置。 【探究活动六】区分电功与电热 问题情境： 电流通过用电器时，消耗的电能是否全部转化为内能？ 分析与讨论： 纯电阻用电器：电流做功全部转化为内能，W=Q。例如电热水器、电饭煲、白炽灯（主要转化为内能和光能，但光能所占比例较小，通常近似为纯电阻）。 非纯电阻用电器：电流做功只有一部分转化为内能，W>Q。例如电动机工作时，消耗的电能大部分转化为机械能，有一小部分转化为“无用”的内能。 【例题6】将规格都是“220V100W”的一台电视机和一个电热毯，分别接入220V的家庭电路中，通电时间相同。电流通过这两个用电器所做的功、的大小关系是____________；这两个用电器产生的热量、的大小关系是____________。（均选填“”“”或“”） 【答案】 = < 【详解】两个用电器额定电压、额定功率均相同，接入家庭电路中都正常工作，实际功率等于额定功率，通电时间相同，由可知。因电热毯为纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为内能，即；电视机工作时消耗的电能大部分转化为光能、声能，仅少部分转化为内能，即，故。 【例题7】将规格都是“220V  100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电熨斗分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（     ） A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多 C．电熨斗产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 【答案】C 【详解】三个用电器额定电压均为220V，接入220V家庭电路均正常工作，实际功率。由可知，通电时间t相同时，三者消耗的总电能W相等。电风扇将大部分电能转化为机械能、电视机将大部分电能转化为光能和声能，二者产生的热量；电熨斗为纯电阻用电器，消耗的电能全部转化为热量，即，因此电熨斗产生的热量最多。 故选C。 【课堂总结】 13.3 焦耳定律 1. 电流通过导体时，导体会发热，内能增加，这种现象叫做电流的热效应。取暖器、电热水壶、灯泡、导线等工作时发热，都是电流的热效应。 2. 电流通过导体时产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。这一规律称为焦耳定律，公式为 Q=I2Rt。 3. 电流热效应的应用与危害。 【课堂练习】 1．电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，有加热和保温两挡。电路原理如图所示。电源电压恒为220V。 (1)当开关S接a时，电路处于____________挡，若此时电流为5A，则电路的功率为____________W。 (2)该电热饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为____________J。 (3)当开关S接b时，电路的功率为44W。则在保温状态下，电阻两端的电压为____________V。 【答案】(1) 加热 (2) (3)8.8 【详解】（1）电源电压恒定，由可知，电路电阻越小，功率越大。开关S接a时，只有接入电路，电阻较小，故为加热挡；电路的功率为 （2）加热状态为纯电阻电路，电流产生的热量等于消耗的电能，即 （3）保温状态下电路的电流为 电阻的阻值为 开关接b时与串联，电流处处相等，故两端电压为 2．一个额定功率为1000W的电热水壶装有1.5kg初温为20℃的水。正常工作将水烧开（100℃）所用时间为9min，则水吸收的热量为________J，电热水壶放出的热量为________J，该电热水壶的效率为________（计算结果保留两位小数）。[水的比热容为] 【答案】 【详解】水吸收的热量为 电热水壶放出的热量 电热水壶的效率为 3．如图所示，开关S闭合后，发现、两只电流表的指针恰好偏转到同一位置，若通过的电流为，，则通电电阻产生的热量为________。 【答案】96 【详解】由图可知，与并联，并联电路各支路电压相等，两端电压为 电流表测量干路电流；电流表测量通过的支路电流。根据并联电路电流规律，可知干路电流大于支路电流。因为、两只电流表的指针恰好偏转到同一位置，说明二者选用的量程不同，选用大量程，分度值为；选用小量程，分度值为，相同指针位置下，大量程电流表的示数是小量程电流表示数的倍，即，由，可得，解得。通电1min电阻产生的热量为 4．如图所示是两个实验室中常用的定值电阻R1和R2，两电阻均由粗细均匀、材料相同的电阻丝缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上制成，绕制R1比绕制R2所用的电阻丝更粗、且缠绕的圈数更少。将R1、R2串联在电路中工作一段时间，说法正确的是（     ） A．R1的电流更大 B．R1与R2两端的电压相同 C．通过R1与R2 电流一样大 D．电流通过R1产生的热量更多 【答案】C 【详解】由题意可知，与材料相同，的电阻丝更粗且圈数更少，即的长度更短、横截面积更大，故。 AC．两电阻串联，根据串联电路电流规律可知通过两电阻的电流相等，即，故A错误，C正确； B．设电路电流为，由可得两端电压，两端电压，因，故，故B错误； D．设通电时间为，由可得电流通过产生的热量，通过 产生的热量，因，故，故D错误。 故选C。 5．标有“”和“”的两个定值电阻，串联起来接在的电路上，则它们在相同的时间内产生的热量之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】两定值电阻的阻值 两电阻串联时电流相同、通电时间相同，则它们在相同的时间内产生的热量之比 故选C。 6．一台线圈电阻为r的电动机可以等效为一台理想电动机M和纯电阻r串联，如图所示。如果将此电动机接入电压为U的电源，通过的电流为I，则在t时间内（     ） A．M产生的电热为 B．M产生的电热为Q=IUt C．M消耗的电能为E=I（U-Ir）t D．M消耗的电能为E=IUt 【答案】C 【详解】AB.电动机M是理想电动机，没有内阻，不会产生热量，故电动机M产生的电热为0，故AB错误； CD.电路中消耗的总电能，电阻r产生的电热，故电动机M消耗的电能，故C正确，D错误； 故选C。 7．如图所示电路中，电源电压不变，电阻的阻值为10Ω，当只闭合开关S后，电流表的示数为0.3A。 (1)求电源两端的电压； (2)若S和S1都闭合，电流表示数为0.4A，求电阻的电功率； (3)若S和S1都闭合，求整个电路在1min内产生的热量。 (4)当 S 和S1都闭合时，求电阻在2min内产生的热量。 【答案】(1)3V (2)0.3W (3)72J (4)36J 【详解】（1）由图可知，当只闭合开关S时，电路为的简单电路，电流表测电路中的电流，电源电压为 （2）开关S、均闭合时，和并联，电流表测干路的电流，由并联电路的特点可知，此时通过的电流不变，由并联电路电流特点可知，通过的电流为 由并联电路电压特点可知， 电阻的电功率 （3）开关S、均闭合时，整个电路在1min内产生的热量 （4）开关S、均闭合时，电阻在2min内产生的热量 8．在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”实验时，在装有初温相同、质量相同的煤油的瓶子内装入铜丝和镍铬合金丝（），如图所示。 (1)实验中是通过观察_______来推断电流产生热量的多少；为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，是因为煤油比热容较小而具有升温_______的特点（选填“慢”或“快”）； (2)图中，将铜丝和镍铬合金丝串联，是为了控制_______和通电时间相同。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片在某一位置，一段时间后观察到B瓶中温度计的示数大于A瓶中温度计的示数，可得出结论：在其他条件一定时，_______越大，电流通过导体产生的热量越多； (3)写出一个该实验中用到的实验方法：_______。 【答案】(1) 温度计示数的变化 快 (2) 电流 电阻 (3)转换法/控制变量法 【详解】（1）[1]电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，而煤油吸收热量会升温，温度计示数的变化能反映煤油吸收热量的多少，从而推断电流产生热量的多少，这是转换法的应用。 [2]根据，可知在质量相同、吸收热量相同，即电流产生热量相同时，比热容越小，温度变化量越大。因为煤油比热容比水小，所以相同条件下煤油升温快，能在较短时间内达到明显实验效果。 （2）[1]由图分析可知，铜丝和镍铬合金丝串联在电路中，经过二者的电流相等，所以是为了控制通过它们的电流和通电时间相同。 [2]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片在某一位置，一段时间后观察到B瓶中温度计的示数大于A瓶中温度计的示数，说明镍铬合金丝产生的热量更多。由于B瓶中的镍铬合金丝电阻大于A瓶中的铜丝电阻，且通过它们的电流和通电时间相同，因此可以得出结论：在其他条件一定时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。 （3）实验中，使用了转换法，将电流产生热量的多少转换为温度计示数上升的多少，便于观察。还使用了控制变量法，探究电流产生的热量与其中一个因素的关系时，控制了其它条件不变。 9．某款小型电火锅具有高、中、低三挡控温功能，如图是它的简化电路图。开关可接触点1或2，、为加热电阻且，电火锅的部分参数如表所示，。画出三个挡位的等效电路图，求 电源电压/V 220 低温挡功率/W _______ 中温挡功率/W 550 高温挡功率/W 1100 (1)的阻值。 (2)电火锅在低温挡工作时的电流。 (3)在标准大气压下，使用高温挡将质量为、初温为的水烧开需要的时间（不计热量损失）。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据电源电压不变时，总电阻越大，总功率越小； 高温挡：闭合，接触点“2”时，与并联，总电阻最小，总功率最大； 低温挡：断开，接触点“1”时，与串联，总电阻最大，总功率最小 中温挡：只闭合，只有接入电路工作；已知中温挡功率。由得 （2）与串联时，总电阻最大，处于低温挡。因，故总电阻 由得 （3）与并联，总电阻最小，处于高温挡，总功率，不计热量损失时。标准大气压下沸水温度为，水吸收的热量 由得 【课后反思】 1. 自我评价：是否理解了电流的热效应？是否掌握了焦耳定律的内容和公式？能否区分电功与电热？是否了解电流热效应的应用与危害？ 2. 思维拓展：在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，是否理解了控制变量法和转换法？能否通过煤油温度的变化比较电流产生热量的多少？能否根据实验现象归纳出焦耳定律？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.3焦耳定律 （导学案） 【学习目标】 1. 物理观念：知道电流的热效应，理解电流通过导体时会产生热量；理解焦耳定律的内容；掌握焦耳定律的公式 Q=I2Rt及其单位；了解电流热效应在生活和生产中的应用与危害。 2. 科学思维：通过实验探究，运用控制变量法和转换法研究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系；能运用焦耳定律分析生活中的有关现象，解决简单实际问题。 3. 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，学会设计实验方案、控制实验条件、分析实验现象。 4. 科学态度与责任：在实验探究中，养成严谨、规范、实事求是的科学态度；了解电流热效应的应用与危害，增强安全用电意识。 【学习重点】 1. 探究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间关系的实验方法。 2. 焦耳定律的内容、公式 Q=I2Rt及其应用。 3. 电流热效应在生活中的应用与危害。 【学习难点】理解焦耳定律的定量关系；区分电功与电热。 【自主预习】阅读教材，完成以下内容： 1. 电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热，内能 ，这种现象叫做电流的热效应。 2. 电流通过导体时产生的热量，与电流的 成正比，与导体电阻成 ，与 成正比。 3. 公式： 。 4. 单位：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 。 【课堂探究】 探究一、电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？ 【探究活动一】认识电流的热效应 问题情境： 在寒冷的冬日，我们可以打开取暖器使房间温度升高，待在取暖器旁就会感到暖意融融。取暖器内部布满了一圈圈紧密缠绕的金属丝。取暖器放出的热量从何而来呢？这些金属丝又起什么作用呢？ 思考与讨论： 1. 电流通过导体时，导体为什么会发热？ 。 2. 生活中还有哪些现象与电流的热效应有关？ 。 知识归纳： 电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热，内能 ，这种现象叫做电流的热效应。 电流产生的热量与通电时间有关，通电时间越长，产生的热量越 。 【探究活动二】探究电流产生的热量与电阻的关系 问题情境： 电流产生的热量除了与通电时间有关，还可能与哪些因素有关？ 猜想与假设： 电流产生的热量可能与电流、电阻有关。 实验探究： 【实验目的】研究电流、通电时间一定时，电流产生的热量与电阻的关系。 【实验器材】甲、乙、丙三根电热丝（甲、丙电阻相等，乙电阻较大）、装有煤油的三个瓶子、温度计或温度传感器、电源、开关、导线等。 【实验步骤】 将甲、乙电热丝串联接入电路，接通电源一段时间后断开。 观察比较两瓶中煤油的最终温度。 实验现象： 乙瓶中煤油温度升高较多。 分析与论证： 甲、乙串联，通过它们的电流相等，通电时间也相等。乙的电阻较大，产生的热量较多，煤油温度升高较多。 实验结论： 在电流和通电时间一定时，导体的电阻越 ，电流产生的热量越多。 【探究活动三】探究电流产生的热量与电流的关系 问题情境： 在电阻和通电时间一定时，电流产生的热量与电流有什么关系？ 实验探究： 【实验目的】研究电阻、通电时间一定时，电流产生的热量与电流的关系。 【实验器材】甲、丙电热丝（电阻相等）、装有煤油的瓶子、温度计或温度传感器、电源、开关、滑动变阻器、导线等。 【实验步骤】 将丙电热丝单独接入电路，通过调节电源电压或滑动变阻器，使通过它的电流与实验1中通过甲电热丝的电流大小明显不同，但通电时间相同。 观察比较甲、丙所在瓶中煤油的最终温度。 实验现象： 电流较大的那个瓶中煤油温度升高较多。 分析与论证： 甲、丙电阻相等，通电时间相同。通过丙的电流较大，产生的热量较多，煤油温度升高较多。 实验结论： 在电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越 ，电流产生的热量越多。 【探究活动四】归纳焦耳定律 问题情境： 综合以上实验，电流产生的热量与电流、电阻、通电时间之间存在怎样的定量关系？ 知识归纳： 焦耳定律：电流通过导体时产生的热量，与电流的 成正比，与导体电阻成 ，与 成正比。 公式： 。 单位：I—安（A），R—欧（Ω），t—秒（s），Q—焦（J） 思考讨论： 如果想让取暖器的取暖效果更好，取暖器应该换用电阻更大还是更小一些的电热丝？ 。 【例题1】实验发现，灯泡两端电压越大，电流越大，灯泡越亮。该过程是通过电流做功将电能转化为___________能。当电压超过一定限值，灯泡就烧坏了。灯泡被烧坏本质上是电流的___________效应使灯丝（钨）熔化，电路断路。 【例题2】在探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”时，小明和小华同时进行了实验，小明设计的实验电路如图所示，A、B为两个完全相同的烧瓶，瓶中插入温度计a、b。 (1)为了让实验效果更显著，应在A、B两烧瓶中加入质量、初温均相同的______（选填“煤油”或“水”）； (2)实验中，通过观察温度计的示数变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，下列实验应用了该研究方法的是______（选填序号）； A．探究电流与电压、电阻的关系 B．探究导体电阻的大小与哪些因素有关 C．“伏安法”测电阻 (3)爱思考的小明还利用该实验装置比较不同物质的吸热能力，在图中的A、B两烧瓶内换用质量、初温都相同的不同液体，且换用两根电阻丝的电阻______。闭合开关，一段时间后，若温度计a比温度计b温度升高得快，则A、B两烧瓶内液体比热容的关系为cA__________________cB；（均选填“>”、“<”或“=”） 【例题3】夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊（如图），它是利用电流的___________效应来工作的。驱蚊器的发热元件是一个阻值为10000Ω的电阻，工作电流为20mA，则发热元件通电50s产生的热量为__________J。 【例题4】将两根电阻丝、分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，。通电一段时间后，、产生的热量之比为（     ） A．3∶2 B．2∶3 C．9∶4 D．4∶9 【例题5】如图所示是两挡电饭锅内部的简化电路图，R1、R2均为发热电阻，将开关S分别置于1、2两位置时，电饭锅处于不同挡位。已知R1、R2的阻值均为110Ω。当开关S置于2位置时，电饭锅处于__________（选填“高温”或“低温”）挡，该挡位正常工作10min产生的热量是__________ J。 探究二、哪些常见现象与电流热效应有关？ 【探究活动五】焦耳定律的应用与危害 问题情境： 电流的热效应在生活中有广泛应用，但也可能带来危害。 讨论与交流： 1. 电流热效应有哪些应用？ 电热水器、烤面包机、电烙铁、电地暖发热电缆、保险丝等。 2. 电流热效应可能带来哪些危害？ 大功率用电器持续发热可能影响其性能，甚至缩短使用寿命；电路发生短路故障时，电流会急剧增大，短时间内产生大量的热量，造成用电器损坏，甚至引发火灾。 3. 如何防止电流热效应带来的危害？ 提高用电器散热性能，实时检查电路和电气设备，避免发生短路事故，安装保险丝或低压断路器等。 知识归纳： 应用：电热器、电烙铁、电地暖、保险丝等。 危害：用电器过热、短路引发火灾等。 防护：加强散热、定期检查、安装保护装置。 【探究活动六】区分电功与电热 问题情境： 电流通过用电器时，消耗的电能是否全部转化为内能？ 分析与讨论： 纯电阻用电器： 。例如电热水器、电饭煲、白炽灯（主要转化为内能和光能，但光能所占比例较小，通常近似为纯电阻）。 非纯电阻用电器： 。例如电动机工作时，消耗的电能大部分转化为机械能，有一小部分转化为“无用”的内能。 【例题6】将规格都是“220V100W”的一台电视机和一个电热毯，分别接入220V的家庭电路中，通电时间相同。电流通过这两个用电器所做的功、的大小关系是____________；这两个用电器产生的热量、的大小关系是____________。（均选填“”“”或“”） 【例题7】将规格都是“220V  100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电熨斗分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（     ） A．电风扇产生的热量最多 B．电视机产生的热量最多 C．电熨斗产生的热量最多 D．三个用电器产生的热量一样多 【课堂总结】 13.3 焦耳定律 1. 电流通过导体时，导体会发热，内能增加，这种现象叫做电流的热效应。取暖器、电热水壶、灯泡、导线等工作时发热，都是电流的热效应。 2. 电流通过导体时产生的热量，与电流的二次方成正比，与导体电阻成正比，与通电时间成正比。这一规律称为焦耳定律，公式为 Q=I2Rt。 3. 电流热效应的应用与危害。 【课堂练习】 1．电热饮水机通过机内温控开关S进行自动控制，有加热和保温两挡。电路原理如图所示。电源电压恒为220V。 (1)当开关S接a时，电路处于____________挡，若此时电流为5A，则电路的功率为____________W。 (2)该电热饮水机在加热状态工作100s，产生的热量为____________J。 (3)当开关S接b时，电路的功率为44W。则在保温状态下，电阻两端的电压为____________V。 2．一个额定功率为1000W的电热水壶装有1.5kg初温为20℃的水。正常工作将水烧开（100℃）所用时间为9min，则水吸收的热量为________J，电热水壶放出的热量为________J，该电热水壶的效率为________（计算结果保留两位小数）。[水的比热容为] 3．如图所示，开关S闭合后，发现、两只电流表的指针恰好偏转到同一位置，若通过的电流为，，则通电电阻产生的热量为________。 4．如图所示是两个实验室中常用的定值电阻R1和R2，两电阻均由粗细均匀、材料相同的电阻丝缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上制成，绕制R1比绕制R2所用的电阻丝更粗、且缠绕的圈数更少。将R1、R2串联在电路中工作一段时间，说法正确的是（     ） A．R1的电流更大 B．R1与R2两端的电压相同 C．通过R1与R2 电流一样大 D．电流通过R1产生的热量更多 5．标有“”和“”的两个定值电阻，串联起来接在的电路上，则它们在相同的时间内产生的热量之比为（     ） A． B． C． D． 6．一台线圈电阻为r的电动机可以等效为一台理想电动机M和纯电阻r串联，如图所示。如果将此电动机接入电压为U的电源，通过的电流为I，则在t时间内（     ） A．M产生的电热为 B．M产生的电热为Q=IUt C．M消耗的电能为E=I（U-Ir）t D．M消耗的电能为E=IUt 7．如图所示电路中，电源电压不变，电阻的阻值为10Ω，当只闭合开关S后，电流表的示数为0.3A。 (1)求电源两端的电压； (2)若S和S1都闭合，电流表示数为0.4A，求电阻的电功率； (3)若S和S1都闭合，求整个电路在1min内产生的热量。 (4)当 S 和S1都闭合时，求电阻在2min内产生的热量。 8．在做“探究电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”实验时，在装有初温相同、质量相同的煤油的瓶子内装入铜丝和镍铬合金丝（），如图所示。 (1)实验中是通过观察_______来推断电流产生热量的多少；为了在较短的时间内达到明显的实验效果，选用煤油而不用水做实验，是因为煤油比热容较小而具有升温_______的特点（选填“慢”或“快”）； (2)图中，将铜丝和镍铬合金丝串联，是为了控制_______和通电时间相同。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片在某一位置，一段时间后观察到B瓶中温度计的示数大于A瓶中温度计的示数，可得出结论：在其他条件一定时，_______越大，电流通过导体产生的热量越多； (3)写出一个该实验中用到的实验方法：_______。 9．某款小型电火锅具有高、中、低三挡控温功能，如图是它的简化电路图。开关可接触点1或2，、为加热电阻且，电火锅的部分参数如表所示，。画出三个挡位的等效电路图，求 电源电压/V 220 低温挡功率/W _______ 中温挡功率/W 550 高温挡功率/W 1100 (1)的阻值。 (2)电火锅在低温挡工作时的电流。 (3)在标准大气压下，使用高温挡将质量为、初温为的水烧开需要的时间（不计热量损失）。 【课后反思】 1. 自我评价：是否理解了电流的热效应？是否掌握了焦耳定律的内容和公式？能否区分电功与电热？是否了解电流热效应的应用与危害？ 2. 思维拓展：在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，是否理解了控制变量法和转换法？能否通过煤油温度的变化比较电流产生热量的多少？能否根据实验现象归纳出焦耳定律？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $