电热器与电流的热效应PPT教学课件

2.如图所示是描述某根弹簧的伸长量与所受拉力之间的关系 图象,下列关于这根弹簧的说法中正确的是( ) A.弹簧的劲度系数是2 N/m B.弹簧的劲度系数是2×103 N/m C.当受到800 N的拉力作用时, 弹簧的长度是40 cm D.当弹簧伸长量为20 cm时,弹 簧产生的拉力是200 N
答案:B
A、两根一样多 B、粗的一根较多 C、细的一根多 D、缺少条件，无法判断
反馈练习
一根60Ω的电阻丝接在 36V的电源上，在5min 内产生多少热量？
§2.4 实验:探究弹力和弹簧伸长的关系
验证力的平行四边形定则
知识精要 一､探究弹力与弹簧伸长的关系 1.实验目的 (1)探究弹力与弹簧伸长的定量关系. (2)学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法.
所对应的刻度L1. (4)用上面方法,记下弹簧下端挂2个､3个､4个……钩码时,弹 簧下端所对应的刻度L2､L3､L4……并将所得数据记录在表格 中.
(5)用xn=Ln-L0计算出弹簧挂1个､2个､3个……钩码时弹簧的 伸长量,并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码的总重
力,这个总重力就等于弹力的大小,将所得数据填入表格.
3.实验器材 除轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台外,还需重垂 线,坐标纸,三角板. 4.实验步骤 (1)如图所示,将铁架台放于桌 面上(固定好),将弹簧的一端固 定于铁架台的横梁上,在靠近弹 簧处将刻度尺(分度值为mm)固定 于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直.
(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0. (3)在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端
3.在做“验证力的平行四边形定则”实验时,下面列出的措 施中,不利于改进实验结果的是( ) A.橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力应适当大些 B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些 C.拉橡皮条时,橡皮条､细绳和弹簧测力计平行贴近木板面 D.拉橡皮条的绳要细,而且要稍长一些
答案:B
解析:拉力“适当”大些能减小误差;而夹角“尽量”大些, 则使作图误差变大;橡皮条等“贴近”木板,目的是使拉线水 平;绳子要细且稍长便于确定力的方向,因此选B.
二､验证力的平行四边形定则 1.实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则. 2.实验原理 等效法:使一个力F‘的作用效果和两个力F1､F2的作用效果相 同,都是使同一条一端固定的橡皮条伸长到某点,所以这个力 F’就是那两个力F1和F2的合力.作出力F‘的图示,再根据平 行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示,比较F和F’的大 小和方向是否相同.
• 一个200Ω的电阻通电2min，电阻上消耗的电 能是4.5×104J,则通过电阻的电流是___.
• 一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电 ______min释放热量为2160J.
随堂练习2
两个电热器的电阻之比为4︰3，通 过相同的电流，在相等的时间里产 生的热量之比为__4︰__3_；若两个电 热器的电阻相同，通过的电流强度 为1︰3，在相等的时间里产生的热 量之比为__1_︰_9__。
3.实验器材 方木板,白纸,弹簧测力计(两个),三角板,刻度尺,图钉(若干 个),细芯铅笔,橡皮条,细绳套(两个). 4.实验步骤 (1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上. (2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上 两个细绳套.
(3)用两个弹簧测力计分别勾住细绳套,互成角度地拉橡皮条, 使橡皮条伸长到某一位置O,如图所示,记录两弹簧测力计的 读数,用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向. (4)用铅笔和刻度尺从结点O沿 两条细绳方向画直线,按选定的 标度作出这两个弹簧测力计的拉 力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻 边用刻度尺作平行四边形,过O点 画平行四边形的对角线,此对角线即为合力F的图示.
疑难点二.“验证力的平行四边形定则”的实验中有哪些需 要注意的问题? 名师在线:1.不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳连 两细绳套,以三绳交点为结点,应使结点小些,以便准确地记 录结点O的位置. 2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同. 3.不要用老化的橡皮条,检查方法是用一个弹簧测力计拉橡 皮条,要反复做几次,使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计 读数有无变化.
疑难精讲 疑难点一.“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中有哪些 需要注意的问题? 名师在线:1.所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出 它的弹性限度.要注意观察,适可而止. 2.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标系上描的 点尽可能稀,这样作出的图线更精确.
3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时 测量,以免增大误差. 4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意 一定要使各点均匀分布在曲线的两侧. 5.记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位.
不出来。这是为什么?
接入更多大功率的用电 器时，电线将显著发热，会 烧坏它的绝缘皮，甚至引起
火灾。这又是为什么？
随堂练习1
• 一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电 阻上消耗的电能是_____,释放热量为___.
• 一个电阻通过0.2A的电流5min，电阻上产生 的热量为600J.这个电阻的阻值是___ Ω
认识焦耳定律
英国物理学家焦耳用近四十年的时 间探索了“电热与电流、电阻、时间 的定量关系” ，不畏艰难，呕心沥血， 他为推动人类社会的进步，为科学而 贡献几乎毕生的精力，他的事迹非常 感人。为了纪念这位伟大的科学家， 物理上用“焦耳”作为功或能的单位。 把这一定律称作焦耳定律
二、焦耳定律
１、内容：电流通过导体产生的热量与电流 的平方成正比，与导体电阻成正比，与通电 时间成正比。
体验活动
将5欧姆、10欧姆、20欧姆三只电阻串联后接 到导学体生对电通源过上它，的电电源流电有压阻调碍到作9用V，，这观种察阻并碍迅会速使 触得摸电三能只转电化阻为，内感能受，有所什以么通不电同后，电为阻什将么有？发热现
象，人们把这种现象叫做电流的热效应 。
利用电流做功将电能转化为内能的 装置，称为电热器。
双基精练 1.在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中,关于操作步 骤的先后顺序,下列说法正确的是( ) A.先测量原长,后竖直悬挂 B.先竖直悬挂,后测量原长 C.先后顺序对实验结果无影响 D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
答案:BD
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解析:因本实验表示弹簧伸长量采用挂重物后总长减去原长 的方法,而弹簧自重将导致弹簧伸长,先竖直悬挂后再测原长, 可消除由弹簧自重带来的误差,故选BD.
2.实验原理 (1)如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产 生的弹力与钩码总重力大小相等. (2)用刻度尺测出弹簧在不同的钩码 拉力下的伸长量,建立坐标系,以纵坐 标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧 的伸长量x,在坐标系中描出实验所测 得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验 所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系.
解析:这是一个描述弹簧伸长量与所受拉力也就是弹簧弹力 之间的关系的图象,由图象可知,其斜率即劲度系数,为 2×103 N/m(应注意到坐标轴表示的物理量的单位),故B正 确,A错误;当受到800 N的拉力作用时,弹簧伸长量为40 cm, 故C错误;当弹簧伸长量为20 cm时,弹簧产生的弹力是400 N, 故D错误.
(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,他先
把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长
L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长 度L,把(L-L0)作为弹簧的伸长量x.这样操作,由于弹簧自身 重力的影响,最后画出的图线可能是图所示图象C 的( )
解析:(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象,在 弹性限度内通过增减钩码的数目,以改变对弹簧的拉力,来探 索弹力与弹簧伸长量的关系,所以选A､B. (2)由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸 长量x≠0,所以选C项.
4.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳 套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,取掉细绳 套后,再将所标点与O点连直线确定力的方向. 5.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要 恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些.
易错点拨 易错点一不能利用图象处理数据､分析误差而出错 自我诊断1(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中, 以下说法正确的是( AB ) A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度 B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直 位置且处于平衡状态 C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力 与伸长量之比相等
随堂练习3
当0.2安的电流通过一金属线时产生的
热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4
安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，
那么Q2是Q1的 (
B)
A、2倍 C、0.25倍
B、4倍 D、0.5倍
随堂练习4
两根长度相同，粗细不等的镍铬合金电阻 丝，串联以后接入电源两端，在相同的
时间内电阻丝上的放热情况是（ C ）
提出问题
电流通过电热器产生的热量跟哪些因 素有关？
做出猜想 导体的电阻 导体中电流 通电的时间
实验方法
控制变量法
探究热量与 电阻的关系
1:怎样研究电热器产生热量与电阻大小 的关系? 控制电流和时间相同，电阻不同
两个电阻串联时，可以保证通过它们的电流和时间相同；
R1=10Ω
R2=5Ω
实验视频
探究热量与 电流的关系
(6)根据所测数据在坐标纸上描点,最好以弹簧弹力为纵坐标, 以弹簧的伸长量为横坐标.
(7)按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线 (包括直线).所画的点不一定正好都在这条曲线上,但要注意 使曲线两侧的点数大致相同. (8)以弹簧的伸长为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝 试一次函数,如果不行则考虑二次函数. (9)解释函数表达式中常数的物理意义.
(5)只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同 样的位置O,记下弹簧测力计的读数和细绳的方向,用刻度尺 从O点按同样的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉 力F‘的图示. (6)比较力F’与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方 向上是否相同. (7)改变两个力F1和F2的大小和夹角,再重复实验两次.
15.3电热器 电流的热效应
问题
你知道生活中哪些家用电器是物理上 说的“电热器”吗？
电热器的结构共性
同学们，想一下，这么多电热器在结构上有什么相同之处？ ⑴电热器的主要组成部分是电阻丝做的发热体。 ⑵发热体均是由 电阻率大 、 熔点高 的材料做成的。
一、电流的热效应
导体中有电流通过的时候，导体要 发热，这种现象叫做电流的热效应。
利用电流做功将电能转化为内能的 装置，统称为电热器。
思考：
1、灯泡和电线串联在电路中，电流相同，
灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为
什么？
电阻不同
2、相同的导线如果将灯泡换成大功率的
电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，
这又是为什么？ 电流不同
3、电熨斗，它通电的时间过长，会产生 更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。 这又是为什么？ 时间不同
2、公式：Q 热= I2Rt 3、单位：
I-A, R-Ω, t-s, Q-J
思考：为什么电热器的材料要用电阻率大，熔点高
的电阻丝做？
二、焦耳定律
4、理论推导
电能全部转化为内能
Q热 = W = UIt Q热 = W = U2t/R =Pt Q热= I2Rt
Q热≤W
灯泡接入电路中,灯泡和 电线中流过相同的电流,它 们都要发热，实际上灯泡热 得发光,电线的发热却觉察
1:怎样研究电热器产生热量与电流大小 的关系?
控制电阻和时间相同，电流不同
I1=2I2
R1
R2
R1=R2=R3=10Ω
R3
试验结论 结论1: 在通电电流和通电时间相同的条件 下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2: 在电阻和通电时间相同的条件下， 电流越大，电流产生的热量越多。
结论3: 在通电电流和电阻相同的条件下， 通电时间越长，电流产生的热量越多。