【志鸿优化设计】2014-2015高中物理 1-6 电流的热效应课件 新人教版选修1-1

六、电流的热效应课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引学习目标1.通过实验探究知道电流的热效应跟哪些因素有关.2.能够用焦耳定律解决一些实际问题.3.知道生活中应用焦耳定律的例子.4.掌握节约电能的一些方法.体会能量守恒的普适性.重点难点重点:焦耳定律的应用.难点:对电流热效应的影响因素的理解.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引一、电阻与电流的热效应1.焦耳定律:电流通过导体产生的热量,跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比,即Q=I2Rt.2.热功率:在物理学中,把电热器在单位时间消耗的电能叫作热功率,即P=Qt=I2R.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流1(1)初中我们学过电功,电流I通过某段电路,如果电路两端的电压为U,通电时间为t,则这段时间内的电功为多少?(2)我们家庭中通常用如图所示的电能表来量度家中每月的用电量,其单位通常用“度”或“千瓦时”表示,已知1度=1千瓦时,则1度电相当于多少焦耳的电能?答案:(1)UIt(2)1度=1千瓦时=1×103W×3600s=3.6×106J.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引二、电流热效应的应用1.白炽灯(1)白炽灯发光原理:利用电流热效应,使通电的金属丝温度升高,达到白热,从而发光.(2)以美国发明家爱迪生和英国化学家斯旺为代表的一批发明家,发明和改进了白炽灯.2.电能的转化(1)电流通过电动机时,电能主要转化为机械能,只有一部分转化成内能,这时电功率大于(选填“大于”“等于”或“小于”)热功率.(2)电流通过白炽灯泡时,电能全部转化为内能,这时电功率等于热功率.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU目标导航预习导引预习交流2电炉通电后,电炉丝热得发红,而跟电炉连接的铜导线却不那么热,这是为什么?答案:因为电炉丝和铜导线是串联关系,故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等,电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于:前者的电阻大,后者的电阻很小.根据电流通过电阻发热的公式Q=I2Rt,在电流相同条件下,相同的时间内,电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多.因此我们看到电炉通电后,电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测一、焦耳定律与热功率活动与探究若家用电热锅的部分电路如图所示,通常电热锅有三个挡位,S1、S2、S3功率分别为500W、800W、800W,根据你的认识结合电路,说说三个电阻的大小关系.答案:据P=U2R知,P1P2=P3,故R1R2=R3.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移与应用例1下表所示为某品牌电热水器的铭牌信息,由表中信息可计算出该热水器正常工作时的电流约为多少安?利用该热水器将一满桶水由25℃加热到65℃需要多长时间?〔已知水的密度是ρ=1×103kg/m3,比热容是c=4200J/(kg·℃),设加热效率为80%〕问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU型号FCDJTHQ860Ⅲ额定电压220V容积60L额定频率50Hz额定最高温度75℃额定功率1500W防水等级IP×4额定内压0.75MPa加热效率等级A容器强度等级A24h能耗等级A出厂编号/制造日期GADTZ000000GB81A1022问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:由表中信息可以读出,该热水器额定功率P=1500W,额定电压U=220V,所以正常工作时的电流I=PU=1500220A=6.8A.由能量关系知Pt×80%=cmΔt其中P=1500W,c=4200J/(kg·℃),m=ρV=1×103×60×10-3kg=60kg,Δt=65℃-25℃=40℃.代入数据解得:t=8400s.答案:6.8A8400s问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练1甲、乙两只电炉,分别为“220V500W”和“220V1000W”,把它们串联在电压为220V的电路中,相同时间内发热量较大的是;将它们并联在220V的电路中,发热量较大的是.答案:甲乙解析:由Q=I2Rt,串联时电流相同,电阻大的发热量大.并联时,由Q=U2tR,电阻小的发热量大.由R=U2P知:甲电炉的电阻大,所以串联时甲的发热量较大,并联时乙的发热量较大.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU1.电流的热效应:电流通过导体时能使导体的温度升高,电能转化成内能,这就是电流的热效应.2.额定电压和额定功率(1)用电器的额定功率是指用电器在额定电压下的功率,这时用电器能安全有效地工作.当电压不符合规定条件时,用电器的功率按实际的电压和电流来计算.(2)用电器上常标有“××V××W”,指的是用电器的额定电压和额定功率.当电压未达到额定值时用电器一般不能正常工作,电压大于额定值时会烧毁用电器.有些电路元件上标有“××W××A”,指的是这个元件的额定功率和允许通过的最大电流.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU3.对于电流通过时电能全部转化为内能的用电器,电能转化成内能的多少也可表示为Q=U2tR,这个关系式表明,在电压相同的条件下,电能转化为内能跟导体的电阻成反比.也就是说,在电压相同时,电阻较大的导体在一定时间内产生的热量较少.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU二、电流热效应的应用活动与探究小朋友玩的电动小车,当小车通电后若按住不让小车跑,不久车轮就不转了;电动剃须刀若不及时清理内部垃圾,使用时电动机容易卡住,卡住后很快剃须刀就发热,不久后剃须刀就不能用了.你知道为什么吗?答案:电动小车、剃须刀内都有一个电动机,若电动机不转,加在它两端的电压超过它的额定电压,且电功全部转化为电热,把电动机烧了.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测迁移与应用例2如图所示为我们日常生活中照明所用的白炽灯泡,当灯丝通电时,灯丝发热,温度升高,达到白热状态时发光.对于一个“220V40W”的灯泡,试计算它在正常工作时的灯丝电阻.如果不考虑灯丝电阻随温度变化,则该灯泡接到110V的电路上时,其实际功率为多少?如果接到440V的电路上会产生什么后果?课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU解析:灯泡标有“220V40W”,说明当灯泡两端加上额定电压220V时,功率将达到额定功率40W.由P额=U额2R得R=U额2P额=220240Ω=1210Ω.当电压U=110V时,P=U2R=11021210W=10W.当电压U=440V时,超过灯泡额定电压一倍,所以灯泡会烧坏.答案:1210Ω10W灯泡会烧坏问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU迁移训练2一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,都通过相同的电流,在相同的时间内()A.电炉产热和电动机产热相等B.电炉两端电压大于电动机两端电压C.电炉两端电压等于电动机两端电压D.电动机消耗的功率大于电炉的功率答案:AD解析:由于电炉与电动机电阻相等,电流也相等,由Q=I2Rt得,相同时间内产热相等,A正确;由于电动机消耗的电能有一部分要对外做功,所以电动机消耗的功率大于电炉的功率,由P机=U机I,P炉=U炉I知,U机IU炉I,所以电动机两端的电压大于电炉两端的电压,因此B、C错,D正确.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU电流热效应的应用(1)根据电流的热效应,人们制成了各种电热器,如白炽灯、电热水器、电熨斗、电热毯、电暖器、电吹风、电饭锅、电炉子、电饭煲、电热壶等.(2)电路中的保险丝:利用电流的热效应设计而成,它在电流值超出其允许通过的电流大小时,会因发热过快而使保险丝温度迅速升高.因为保险丝通常选用熔点较低的合金材料制成,故在温度达到其熔点时会迅速熔断,从而切断电路,达到保护电路的目的.问题导学当堂检测课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123451.下列器件中,根据电流热效应工作的是()A.电熨斗B.电热水器C.电容器D.手机答案:AB解析:利用电流的热效应,即将消耗的电能转化为内能,所以只有选项A、B符合.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU问题导学当堂检测123452.一台空调机的额定功率为1kW,假设在额定功率下平均每天工作6小时(h),30天的用电量是()A.18kW·hB.30kW·hC.60kW·hD.180kW·h答案:D解析:根据W=Pt得30天用电量W=1×6×30kW·h=180kW·h,选项D正确.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测3.(2013·广东学业水平考试)下表为某电饭锅铭牌上的一部分内容,根据表中的信息,可计算出在额定电压下,使用电饭锅时的电流约为()电器名称电饭锅额定电压220V额定功率700W额定容量4.0LA.6.2AB.4.6AC.3.2AD.5.5A答案:C解析:根据P=UI得I=PU=700220A≈3.2A,选项C正确.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测4.电磁炉是绿色环保型炉具,在人们生活中有着重要的应用(如图所示).某同学家买了一台电磁炉,仔细观察发现有两个挡位.“挡位1”上标有“220V500W”,“挡位2”上标有“220V1000W”,这台电磁炉正常工作时的电压应为.如果用“挡位2”做饭,电路中的电流为A.答案:220V4.5解析:由标示知其正常工作时的电压为220V;若用“挡位2”加热,则电路中的电流可由I=P2U求出,I=P2U=1000220A≈4.5A.课前预习导学KEQIANYUXIDAOXUE课堂合作探究KETANGHEZUOTANJIU12345问题导学当堂检测5.一段阻值为4Ω的电阻丝连入电压为10V的电路中,求:(1)电阻丝的热功率.(2)1分钟内该电阻丝产生的热量.答案:(1)25W(2)1500J解析:(1)由P=UI及U=IR知,P=U2R=1024W=25W.(2)由焦耳定律Q=I2Rt及U=IR知,1分钟内该电阻丝产生的热量Q=U2R·t=1024×60J=1500J.