九年级物理全册 第13章 第四节 电流的热效应课件 （新版）北师大版.ppt

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1、四电流的热效应,体验 电流的热效应活动:在电饭锅内装入等质量的初温相同的水,加热。观察电饭锅中的水及其导线的发热情况。活动1:加热两分钟,用温度计测量锅内水的温度,并用手摸导线感受其温度。活动2:加热五分钟,用温度计测量锅内水的温度,并用手摸导线感受其温度。活动3:加热十分钟,用温度计测量锅内水的温度,并用手摸导线感受其温度。,(1)对比三次活动中温度计示数的变化,可看出,随着通电时间的加长,锅内水的温度越来越(选填“高”或“低”)。(2)对比在相同时间内,电饭锅和导线的温度,可看出,在相同时间内,产的热多。提示:(1)高(2)电饭锅,1.电流的热效应与哪些因素有关?2.焦耳定律内容和公式分别

2、是什么?3.电流热效应有哪些应用和危害?,探究1 电流热效应与哪些因素有关结合“体验”,思考以下问题,1.电流的热效应:通过“体验”可知,电流通过导体时,将能转化为能,导体发热。这种现象即为电流的热效应。提示:电流的热效应是指电流通过导体时,将电能转化成热(内)能。参考答案:电热(内),2.猜想与假设:通过体验和日常现象,电流的热效应与_、有关。提示:由体验可看出,通电时间越长,产热越多;电阻越大,产热越多,故导体的产热多少与通电时间和电阻大小有关。根据生活现象,一般通过导体的电压越大,它的电流越大,导体发热也越多,故还可以猜想电流的热效应与通过导体的电流有关。参考答案:通电时间电阻大小电流,

3、3.实验方法:和。提示:导体产热与多个因素有关,为了保证探究的准确性,应采用控制变量法。由体验可知,导体产热的多少是通过用温度计测量水的温度变化看出来的,所以还用到转换法。参考答案:控制变量法转换法,4.测量器材:实验中为了明显观察到导体产热的变化,所以应选用的液体是;为了方便研究产热多少与电流大小的关系,还应选用的器材是。提示:液体的比热容越小,吸收相同的热量,温度升高得越明显;在电压一定时,电阻越大,电流越小,所以为了方便改变电流大小,可选用滑动变阻器接入电路。参考答案:煤油滑动变阻器,5.实验设计及分析:(1)探究电流热效应与电阻的关系思路:需控制、不变,改变。参考答案:电流通电时间电阻

4、,根据探究目的连接电路(R1R2)。,提示:根据探究思路可知,需控制电流和通电时间相同,故需要使两个电热丝串联,且保证两个电热丝的材料不同,才能改变电热丝的电阻。参考答案:如图所示,总结结论:实验中发现,B瓶中的温度上升明显,由此得出结论_。提示:两个电阻串联,通过两个电阻的电流相等,在相等的时间内,电阻大的电热丝放出的热量多,说明电流产生的热量跟电阻有关。参考答案:电流通过导体产生的热量跟电阻有关,电阻越大产生的热量越多,(2)探究电流热效应与电流的关系思路:需控制、不变,改变。参考答案:电阻通电时间电流,根据探究目的连接电路(R3=R4),提示:根据探究思路,要探究电流热效应与电流的关系,

5、需控制电阻和通电时间相同,改变电流,故需要利用两个相同的电阻丝,为了使通过的电流不同,故需要用两个滑动变阻器与两个电热丝分别串联,再将其并联在电路中。,参考答案:如图所示,总结结论:实验中发现,B瓶中的温度上升明显,由此得出结论。提示:调节滑动变阻器,使滑动变阻器的电阻不同,电流不同,加热相同的时间,发现电流大的煤油温度升高得多,说明产生的热量跟电流有关。参考答案:电流通过导体产生的热量跟电流有关,电流越大产生的热量越多,(3)探究电流热效应与通电时间的关系思路:需控制、不变,改变。参考答案:电阻电流通电时间,总结结论:实验中发现,通电时间越长,瓶中的温度上升得越高,说明了。提示:同一个瓶中的

6、电阻不变,通过电阻的电流不变,通电时间越长,温度计示数变化越大,表明电流通过导体产生的热量跟通电时间有关。参考答案:电流通过导体产生的热量跟通电时间有关,通电时间越长,产生的热量越多,6.交流与评估:(1)在实验中,滑动变阻器的作用是:_;_。提示:把滑动变阻器接入电路,增大了电路中的电阻,可以限制电路中的电流,有保护电路的作用;另外,选用两个阻值相同的电阻,各串联一个滑动变阻器,通过调节滑动变阻器的阻值,在相同的时间内通过大小不同的电流,比较使质量相同的同种液体温度升高的情况,判断电阻产生热量的多少。参考答案:保护电路改变电阻中的电流,(2)实验中为什么选用煤油而不是水?提示:由于煤油的比热

7、容比水的比热容小,吸收相同的热量后,煤油升高的温度高,实验现象明显。参考答案:煤油的温度变化明显,探究2 焦耳定律及其应用1.根据电流热效应的影响因素,可知电流通过导体产生的热量跟有关,在焦耳经过大量的实验后,得出电流通过导体产生的热量跟成正比,跟成正比,跟成正比。用公式可以表示为参考答案:电流、导体的电阻、通电时间电流的平方电阻 通电时间Q=I2Rt,2.根据焦耳定律及欧姆定律，在纯电阻电路中，如何用电压或电功率求解？参考答案：,3.焦耳定律的适用范围是_。提示：焦耳定律是一个实验定律，它可以针对任何导体，它的适用范围很广。只要遇到电流热效应的问题，都可以使用焦耳定律。参考答案：所有电路,探

8、究3 电热的利用和防止1.根据电流做功的实质分析电热的利用及电热器的优缺点?参考答案:电热的利用:电热器是利用电来加热的设备。电流通过导体,导体就要发热,电热器就是利用这种现象制成的。电热器工作过程中,消耗的电能转化成热。电热器的主要工作部分是发热体,它是用电阻大、熔点高的金属电阻线绕在绝缘材料上制作的。电热器优点:清洁、无污染、热效率高,且便于控制和调节。有时也有不利的作用:如果损坏用电设备,容易发生火灾等。,2.根据电流的热效应分析为什么要防止电热的危害?参考答案:防止电热的危害:用电器中通过电流时产生的热会使导体的温度升高,使用电器不能正常工作,并且使绝缘材料迅速老化,造成危害。因此,在

9、制作和使用电器时要采取有效措施进行散热,以防止电热造成的危害。例如,电视机和电脑的散热窗都是为了防止电热的危害。,一、电流的热效应1.定义:电流通过导体时,导体会_的现象。2.影响因素:电流、通电时间、电阻。(1)在电流和通电时间相同时,电阻_,产生的热量就越多。(2)在电阻和通电时间相同时,通过电阻的电流_,产生的热量越多。(3)在电阻和电流相同时,通电时间_,产生的热量越多。,发热,越大,越大,越长,二、焦耳定律1.内容:电流通过导体时产生的热量跟_成正比,跟导体的电阻成_,跟通电时间成_。2.公式:_。3.单位:Q-J,I-A,R-,t-s。4.变形公式:(1)求电流:(2)求电阻:(3

10、)求通电时间:,电流的平方,正比,正比,Q=I2Rt,三、电流热效应的利用、危害及防止1.利用:(1)家用电热器:_、_、_。(2)生产用电热器:_、_、_。2.危害及防止:为避免用电器因_而被烧毁,可采用设置_、_或在发热部位安装_等方法散热。,电熨斗,电取暖器,电饭煲,孵化器,电烤箱,烘干机,升温,散热孔,散热片,电风扇,考点1 电流热效应与哪些因素有关 【典例1】小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油,甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。,(1)实验中煤油吸热的多少是通过来反映的(选填“温度计示数”或“加热时间”)

11、。(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果,小明选用煤油而不用水做实验,是因为煤油的比热容(选填“大于”或“小于”)水的比热容。(3)通电一定时间后,乙瓶中的温度计示数升高得快,由此得出的实验结论是_。(4)该实验中用到的研究物理问题的方法是_。,【思路导引】,【精讲精析】本题考查导体产生的热量与电阻大小关系的实验探究。(1)实验前,甲、乙中的煤油温度相同,在实验过程中,两电热丝放热,煤油吸热,温度升高,故煤油吸热的多少是通过温度计的示数来反映的。(2)在吸收相等热量和等质量的情况下,因煤油的比热容小于水的比热容,根据Q吸=cmt可知煤油升温比水显著,实验效果明显。(3)由题图可知,两电热丝

12、串联,通过的电流及通电时间相等,乙瓶中的温度计示数升高得快,说明乙瓶中电阻较大的镍铬合金丝放热多,故可得出结论:在电流和通电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多。,(4)在该实验中,两电热丝放热的多少,通过煤油升温的高低来反映,这是转换法;两电热丝串联,控制电流及通电时间相等,而电阻大小不同,这是控制变量法。答案:(1)温度计示数(2)小于(3)在电流和通电时间相同时,导体电阻越大产生的热量越多(4)控制变量法或转换法(填对一个即可),【方法归纳】利用转化法和控制变量法(1)转化法:通过温度计变化的示数判断放出热量的多少。(2)控制变量法:探究与电流的关系:需要用到滑动变阻器和两个相同的电热

13、丝,且要并联连接。探究与电阻的关系:将两个不同的电热丝串联连接。探究与通电时间的关系:用同一个电路,改变加热时间。,考点2 电热的计算 【典例2】武汉市某小学的学生发明的电热课椅获得了国家专利。有一种电热课椅主要由坐垫和脚踏组成,它的电路示意图如下。坐垫内的电热丝R1、R2的阻值分别为260、150,脚踏内的电热丝R3的阻值为400。闭合开关S1,调节开关S2,可以使脚踏分别处于“低温挡”“中温挡”和“高温挡”。(不考虑温度的变化对电阻的影响),(1)该电热课椅消耗的最大功率是多少瓦?(2)当脚踏处于“中温挡”时,电热课椅在10s内产生的热量是多少焦?,【思路导引】按照以下思路思考：发热的挡位

14、高低电压一定时，根据公式 ,电阻大，功率小，挡位低；电阻小，功率大，挡位高用Q=I2Rt计算电流产生的热量。,【精讲精析】本题考查了电路分析和电热的计算。(1)S2接a触点时，R3单独接入电路，脚踏处于“高温挡”，电热课椅消耗的功率最大。,(2)S2接c触点时，R3和较小的电阻R2串联接入电路，脚踏处于“中温挡”，答案：(1)121 W (2)880 J,【方法归纳】电热的计算,1.下列用电器中，利用电流热效应工作的是( )A.电视机 B.电热毯 C.电风扇 D.电脑【解析】选B。本题考查了电热的利用。电流的热效应是指电流通过导体时电能转化成热的现象，电热毯是利用电流的热效应工作的。 电视机、

15、电脑主要是将电能转化为光能和声能，电风扇主要是将电能转化为机械能。故选B。,2.电烙铁通电一段时间后变得很烫，而连接电烙铁的导线却没有明显发热，这主要是因为( )A.导线的绝缘皮隔热B.导线散热比电烙铁快C.通过导线的电流小于通过电烙铁的电流D.导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻【解析】选D。本题考查了电热与电阻的关系。导线与电烙铁串联，通过的电流相同，由于导线的电阻远小于电烙铁电热丝的电阻，根据公式Q=I2Rt可知，导线产生的热量远小于电烙铁产生的热量，故选D。,3.两个电阻R1和R2,且R1R乙)串联在电路中是为了使时间和_相同,通过温度计示数的变化可以比较的多少。,【解析】本题考查电流热

16、效应与哪些因素有关的探究。根据题图可知该实验装置是研究电流通过导体产生的热量与什么因素有关,由此可得到焦耳定律。两电阻串联,可控制通电时间相同、通过的电流相同,研究电热与电阻的关系。通过温度计示数的变化可以比较电流产生热量的多少。温度计示数变化越大,电流产生的热量越多。答案:焦耳电流电流产生热量,6.如图所示是“探究电流的热效应跟电阻大小的关系”的实验装置图。A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧瓶A内的金属丝是铜丝,电阻较小;烧瓶B内的金属丝是镍铬合金丝,电阻较大。在实验中应使两瓶中盛装的煤油质量。那么,当开关S闭合,通电一段时间后,两瓶中温度上升较快的是(选填“A”或“B”)瓶。,【解析】

17、本题考查“探究电流大小与电阻大小关系”实验中电阻丝的选择及产热多少的判定。“探究电流大小与电阻大小关系”应采用控制变量法,使两烧瓶内煤油的质量相同,两电阻丝串联,使流过它们的电流和通电时间相同。镍铬合金丝的电阻大于铜丝的电阻,所以在相同的电流和通电时间时,根据焦耳定律可知,电阻大的产热多。所以B烧瓶内煤油温度升高较快。答案:相等B,7.如图是电动汽车动力系统示意图。汽车行驶时,通过改变滑动变阻器的阻值来调节电动机转速,从而改变行驶速度。当汽车速度最大时,电压表的示数为180 V,电流表的示数为15 A。求:(1)此时电动机消耗的功率。(2)若电动机的内阻为0.4,则一分钟内电动机内阻产生的热量

18、是多少?,【解析】本题考查了电功率及电热的计算。(1)电动机消耗的功率P=UI=180 V15 A=2 700 W;(2)一分钟内电动机内阻产生的热量Q=I2Rt=(15 A)20.460 s=5 400 J。答案:(1)2 700 W (2)5 400 J,找找你容易错在哪里?一台电动机正常工作时,两端的电压为220 V,通过线圈的电流为10 A。若此线圈的电阻为2,则这台电动机1 min内产生的热量是多少焦耳?【学生自答】W=Q=UIt=220 V10 A1 min=2 200 J,【教师点评】(1)公式错误:电动机工作时,把电功部分转化为电热,所以W不等于Q。(2)单位没有进行换算,需将时间单位换算为s。【正确解题】Q=I2Rt=(10 A)2260 s=1.2104J,