2019-2020学年九年级物理全册 16.4 科学探究：电流的热效应课件（新版）沪科版

第16章第4节科学探究：电流的热效应点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？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.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。1电流的热效应这些常见家用电器的共同特点？电烤箱电烙铁电热水壶电流的热效应电流通过导体时，电能要转化为热能，这个现象叫电流的热效应。定义1.利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。2.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。电流的热效应电油炸锅电饭煲电熨斗生活中利用电流热效应的用电器电流的热效应优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等。缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。电流的热效应有什么利和弊？影响电热大小的因素灯泡通电后，在刚开始通电不是很热，可过了一会就很热，为什么？导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？电饭锅通电后为什么必须按下加热（煮饭）按钮开关才能煮熟饭？影响电热大小的因素电流通过导体产生的热量可能与哪些因素有关？（1）可能与通电时间有关，因为通电时间越长，用电器产生的热量越多；（2）可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热；（3）可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾。影响电热大小的因素电流的热效应与哪些因素有关？猜想：[设计实验]讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用什么方法去研究？（控制变量法）讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？这种研究方法叫什么法？（转换法）影响电热大小的因素当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。实验中，通过观察_____________来比较电流产生的热量的多少。管中液面上升的高度影响电热大小的因素实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA控制不变的量是：电流通电时间现象：电阻较大的这边的液柱上升较高。结论：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。影响电热大小的因素实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1控制不变的量是：电阻通电时间现象：电流较大的这边的液柱上升较高。结论：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。影响电热大小的因素对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大越长，产生的热量越多。在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。影响电热大小的因素为什么选用煤油而不用水？因为煤油的比热容小，在相同情况下，煤油的温度变化大，便于观察。影响电热大小的因素总结电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电路，消耗相同的电能转化成的内能是不同的，如电炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。焦耳定律3焦耳定律焦耳（JamesPrescottJoule，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。焦耳定律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。Q=I²Rt热量电流电阻时间JAΩS公式：意义：单位：定义焦耳定律电热与电功的关系：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=W=UIt=I2Rt(如：电暖器，电饭锅，电炉子等)此时：Q=W=Pt=UIt=当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能内能+机械能W＞Q热2UtR电热的利用和防止小小辩论会：辩题：电热是有利的还是有害的？(正方观点：有利的。反方观点：有害的。)要求：请正反双方举例支持自己的观点。限时一分钟。电热的利用和防止电热的利用电饭锅电烙铁热得快电热毯电熨斗电热孵化器电热器的优点：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。电热的利用和防止防止电热的危害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。缺点：浪费电能，电线老化，影响用电器使用寿命。典例分析【例1】在如图所示的家用电器中，没有用到电流的热效应的是()B典例分析【解析】•电熨斗、电暖器和电热杯都是为了把电能转化为内能，利用了电流的热效应，•电扇是为了把电能转化为机械能，没有利用电流的热效应。典例分析【例2】[兰州]关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是()A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B．根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少C．根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多D典例分析【解析】•选项A没有说明控制电流一定，缺少条件，结论不正确；•选项B没有说明控制电压一定，缺少条件，结论不正确；•选项C中公式是焦耳定律的导出式，只能说明电热在数值上等于电流、电压、通电时间的乘积，与电阻是否有关要看定义式，故结论不正确；•选项D电流、通电时间一定时，电热与电阻成正比，故结论正确。典例分析【例3】[牡丹江]电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用________________来工作的。而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了________。(或防止电热带来的危害；或给计算机降温)电流的热效应散热1.实验探究：(1)方法：控制变量法、转换法等。(2)技巧：在探究电流产生热量的多少是否与导体的电阻有关时，要保证电流相等，探究中采取串联的方法来保证电流相等。2.焦耳定律：(1)公式：Q＝I2Rt。(2)公式适用范围：适用于电流通过所有导体所产生热量的计算。对于电动机，消耗的电能只有很小的一部分转化为热量，这时电流通过电动机线圈发热仍然可以用该公式计算。只是这时的发热为电能的损耗。