【典中点】2016年秋沪粤版九年级物理上册课件15.4.1电流的热效应

第十五章 电能与电功率
15.4 探究焦耳定律
第1课时 电流的热效应
电流的热效应 、 理解焦耳定 律并学会相应的计算
逐点 导讲练
课堂 小结
当堂 检测
课后 作业
知识点 1 电流的热效应
知1－导
电饭煲
电热水壶
电熨斗
电烤箱
电取暖器
电热水器
提出问题：这些常见家用电器的共同特点： 都是利用电流通过导体要发热（电能转化为热能）的 原理制成的。
连接好如图所示的电路，闭合开关， 调节滑动变阻器，使电流等 于I时记下1分钟玻璃管内 液柱上升的高度。断开开 关，使液柱回到原来的位置。 重新闭合开关，调节滑动变阻器，使电流等于2I时 记下1分钟玻璃管内液柱上升的高度。发现电流越 大，玻璃管内液柱上升越多。
保持R、t一定，探究Q与I的关系
鼠 标 点 图 片 播 放 视 频
1.电流通过导体时电能转化为热能的现象叫作电 流的热效应。
2.利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。 3.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。
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是很
热？说明什么？
知1－练
1．(2015·兰州)在做“电流通过导体时产生的热 量与什么因素有关”的实验时，采用了如图所 示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量 的空气。U形管中液面变化反映了密闭空气温 度的变化。此实验是为了探究电流产生的热量与________的关 系；将此装置接到电源两端，通电一段时间后，电流在______ 容器中产生的热量较多，在电路中串联一个滑动变阻器，再接 入原电路，还可以探究电流产生的热量与________的关系。该 实验中用到的物理研究方法是控制变量法和________。
来源《典中点》
知识点 2 理解焦耳定律并学会相应的计算
知2－导
大量实验证明： 1.电流通过导体所产生的热量与导体的电阻大小成正比，
与电流的平方成正比，与通电时间成正比。这就是焦 耳定律。 数学表达式： Q=I2Rt 其中：电流的单位是A,电阻的单位是Ω，时间的单位 是s，这样电热的单位是J。
2. （1）在纯电阻电路(电热器电路)中：W = Q Q= W=I2Rt=U2t/R=UIt
Q＝I22R2t＝(0.4 A)2×15 Ω×60 s＝144 J。
利用焦耳定律计算导体产生的热量时，各 物理量必须是对同一段电路(或同一导体) 而言的，且各物理量的单位需用国际单位 制中的单位。
知2－练
1．把一根阻值是48 Ω的电炉丝接到220 V照明 电路上，通电时间240 s，则它放出______J 的热量。若将此电炉丝截去一半长度，将 剩余部分再接入同一照明电路中，要它放 出同样多的热量，通电时间为________s。
来源《典中点》
5．如图所示，在左、右两个相同容器中分别装有 质量和温度都相同的水，通电后，已知右端容 器中的水先沸腾，由此可知( )
A．R1>R2 C．R1＝R2
B．R1<R2 D．条件不足，无法确定
来源《典中点》
(5)该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热 量与____电__流__大__小______的关系。
实验中，烧瓶内液体的质量和初温必须相同，在 探究电流产生的热量和电阻的关系时，应保证电流和 通电时间相同，使电阻丝的电阻不同，这里利用了控 制变量法；通过观察温度计示数变化的情况来比较电 流产生热量多少，这是转换法。改变滑动变阻器的阻 值，从而改变了电路中的电流，可以探究通电时间一 定时，导体产生的热量与电流大小的关系。
Hale Waihona Puke 提出问题：通电导体放出的热量与哪些因素有关？
猜想:
可能与导体的电阻有关 可能与电流的大小有关
进行实验与收集数据：
1. 保持R、I一定，探究Q与t的关系
连接好如图所示的电路， 闭合开关，发现时间越长， 玻璃管内液柱上升越多。 说明：电流产生的热量与通电时间有关。 注意：实验中，电流产生的热量不能直接测出，我 们用玻璃管内液柱上升的高度来表示电流产生热量 的大小。这种方法叫转换法。
（2）在非纯电阻电路中，W=UIt 求得的是总消耗的 电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中部分转 化为内能的能量。即：W > Q
问 题（一）
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流， 灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的 发热却觉察不出来。这是为什么?
灯泡的电阻比电线的大得多，产生的热量更多。
来源《教材》
2.在“探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关” 的
实验中，为了比较两根不同的电阻丝放出的热量 跟电阻的关系，实验时应该同时保持两根电阻丝 的( ) A．两端的电压和通过的电流相同 B．电阻和通电时间相同 C．通电时间和通过的电流相同 D．两端的电压、通过的电流和通电来时源《间典相中同点》
3．(中考·郴州)标有“220 V 4 W”字样的电风
扇、电视机、电烙铁、节能灯，正常工作相
同时间，产生热量最多是( )
A．电风扇
B．电视机
C．电烙铁
D．节能灯
来源《典中点》
4.如图所示电路，电阻R1＝2R2，当开关S闭合后， 在相同时间内R1和R2上产生的热量之比是( )
A．1∶4 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1
说明：电流产生的热量与电流大小有关。 结论：电流产生的热量与电流、电阻和通电时间有关
【例1】〈内蒙古包头， 实验探究题〉用如图所示的实 验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻
的 关系”。 两支温度计示数的变化
(1)实验中通过观察________________________来比较 电流产生的热量的多少。
2. 保持I、t一定，探究Q与R的关系
连接好如图所示的电路， 使甲乙两瓶中电阻丝串联， 保持电流相等。闭合开关， 发现相等时间内，乙瓶玻璃管内液柱上升越多。
保持I、t一定，探究Q与R的关系
鼠 标 点 图 片 播 放 视 频
说明：电阻越大，电流产生的热量越多。
3. 保持R、t一定，探究Q与I的关系
来源《典中点》
1.电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能的现象。 2.电热器：利用电流的热效应工作的用电器。 3.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。 公式：Q=I2Rt。
来源《典中点》
1.某一家用电饭煲的铭牌上标有“220V 500W” 字样，计算一下它的电 阻丝的电阻是多少？ 假如每次煮饭要用20 min,消耗了多少电能？
(2)为了便于比较两种电阻丝通质过量电相流同后产初生温热相量同的多 少，甲、乙两瓶中要装入_________、________的同 种液体。
(3)为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能 _相__同__。
(4)实验结论是 __在__电__流__、__通__电__时__间__一__定__时__，_ __电__阻__越__大__，__产__生__的__热__量__越__多__________。
多大？若通电1 min，电阻R2产生 的热量是多少？
【解】
(1)当开关S接1时，R1和R2并联，电流表测干路电流。
U 6V I1 = R1 = 10Ω = 0.6A ,
I2＝I－I1＝1 A－0.6 A＝0.4 A，
R2
=
U I2
=
6V 0.4A
= 15Ω
(2)当开关S接2时，电阻R1被短路，电压表的示数为0，
问 题（二）
假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将明显 发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是 为什么？
大功率用电器的电流过大，引起 导线发热过多。
【例2】如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10 Ω，电 源电压不变。当开关S接1时，电压表的示数为 6 V，电流表的示数为1 A。求：
(1) R2的阻值是多少？ (2) 当开关S接2时，电压表的示数为