资源简介

16.4 科学探究：电流的热效应
一、学习目标
（1）知道电流的热效应及其应用。
（2）知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
（3）通过实验，探究并了解焦耳定律，用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。
二、能力目标
在探究过程中，培养学生的观察能力、动手能力、实验设计能力、归纳概括能力和表述信息的能力。
3、重点难点
教学重点：探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系，焦耳定律的内容、公式及其应用。
教学难点：焦耳定律公式的适用条件、电功与电热的关系推导。
四、教学方法
实验法、观察法、比较法、讨论法、归纳法。
五、教学用具
学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、质量相等的煤油、阻值不等的电阻丝、温度计、导线等（学生分组实验，共分12个小组）。
六、教学过程
（一）电流的热效应
想一想，电炉、电焊、电饭锅等家用电器是怎样工作的呢？
电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象。
实验探究：电流产生的热量与哪些因素有关
提出问题：电流产生的热量跟哪些因素有关呢？
进行猜想 提出假设：电流产生的热量可能与电流的大小、导体电阻的大小以及通电时间的长短有关，这个猜想是否正确呢？
设计实验 验证假设：在三个因素中先固定两个因素，改变第三个因素，观察导体放出的热量与这个因素有什么关系，这种方法叫做控制变量法。
如图所示，在烧瓶甲、乙中盛等量的煤油，温度计显示煤油的温度。烧瓶甲中是铜丝，电阻较小，烧瓶乙中是镍铬合金丝，电阻较大。两瓶中金属丝串联起来接到电源上。
（1）电流和通电时间相同时，观察哪个瓶中的煤油温度上升得多，从中得出什么结论？
（2）通电时间和电阻相同时，观察哪个瓶中的煤油温度上升得多，从中得出什么结论？
归纳总结 得出结论：
（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。
（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。
（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。
说明：
（1）电流产生的热量与电阻、电流和通电时间有关，在探究电流产生的热量与这些因素的关系时，应该用控制变量法来设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论。
（2）实验中，用温度计的示数大小表示电阻放出热量的多少，这种研究问题的方法就是转化法。
（二）焦耳定律
1.内容：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。
2.公式：Q=I2Rt。
3.单位：J；1J=1A2·Ω·s。
说明：
（1）焦耳定律的推导：
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即Q=W=UIt。
根据欧姆定律可知U=IR，用IR换下U，就得到Q=I2Rt。
（2）防止电热带来危害的措施是：用电器后盖设置散热窗、用电器中安装小风扇等。
七、课堂小结
达标反馈
1.电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流　 　（选填“相同”或“不同”），电炉丝热的发红而导线却几乎不热，说明电流通过导体时产生的热量跟导体的　 　有关．
2.如图，是小谢同学探究“电流通过导体时产生的热量与 的关系”的实验装置，此实验采用的探究方法有 。（答出一种即可）
3.热熔胶在室温下为固体，加热变为较强粘性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起，如图是热熔胶枪的外形，在枪嘴内有电热丝．电热丝的电阻是1000Ω，通过的电流是0.2A时，1min产生的热量是 J．
4.如图所示，最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是 （ ）
5.如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
6.如图电路，已知R1=10Ω，R2=20Ω．闭合开关S，电压表的示数为4V．求：
（1）通过R2的电流；
（2）电阻R1消耗的电功率；
（3）1min内通过R2的电流产生的热量．
八、布置作业
课本P133~134作业
课本P134~136本章练习
九、达标反馈 参考答案
1.相同 电阻
2.电阻 控制变量法 （转换法）
3.2400
4.D
5.A
6.解：开关闭合后，两电阻串联，电压表测R2两端的电压．
（1）通过R2的电流为
；
（2）电阻R1消耗的电功率为
P1=I12R1=I22R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W；
（3）1min内通过R2的电流产生的热量为
Q2=I22R2t=（0.2A）2×20Ω×60s=48J．
答：（1）通过R2的电流为0.2A；（2）电阻R1消耗的电功率为0.4W；（3）1min内通过R2的电流产生的热量为48J．

展开更多......

收起↑