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浙教版九上§2.3电路中的电能（4） 学案
姓名
[学习目标]
1、了解电热器的工作原理是电流的热效应;
2、了解描述焦耳定律;
3、了解影响电流做功产生热量多少的因素;
4、应用焦耳定律计算电器产生的热量。
一、知识点梳理：
1、电流通过各种导体时，会使导体的温度 ，这种现象叫做电流的 。
2、从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是 的过程。各种各样的电热器都是利用 工作的。
3、焦耳定律的内容： 。
焦耳定律可以用以下的公式表示： ;
4、焦耳定律给出了电能向内能转化的 关系。
5、电流通过导体时，如果电能全部转化为内能， 那么，电热就正好等于 。
二、典例精析
例题1、 为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，应选择下列电路图中的( )
例题2、我国特高压输电技术已处于世界领先水平，但科研人员仍在输电线的材料、工艺等方面刻苦攻坚。下列科研项目是为了降低输电过程中能量损耗的是（ ）
A. 减小输电导线的密度 B. 增加输电导线的导电性
C. 增大输电导线的弹性 D. 提高输电导线的耐腐性
例题3、如图是探究焦耳定律的装置(R>R2)，下列说法正确的是（ ）
A. 两烧瓶里都装煤油，是因为煤油比热容比水大，现象明显
B. 闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快
C. 该实验是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系。
D. 该实验运用了控制变量法和类比法
（例题3图） （例题4图）
例题4、如下图甲为小灯泡L和电阻R的电流与电压的关系图像，图乙为所对应的电路图，电源电压为3V。下列说法错误的是( )
定值电阻R的大小为10Ω
S1和S2均闭合时灯泡亮度与只闭合S1时相同
S1和S均闭合时电流表示数为0.9A
S1和S均闭合时，电阻R在1min所产生的热量为30J
例题5、如图甲，是一款家用电水壶内部电路的简图，R1、R2均为加热电阻，电阻均为96.8欧，通过转动旋钮开关可实现加热和保温两种功能。(c=4.2×103J/(kg.℃))
（1）将电水壶的开关S闭合后，旋钮开关在如图甲示位置，此时电水壶处于 (填“加热”或“保温”);
（2）小科用电水壶给体积为1L的水加热，2分钟后水温升高了5°C，在此过程中水至少吸收的热量为_ 焦，电热水壶的加热效率为 。
三、巩固练习：
1、下列用电器主要利用电流热效应工作的是( )
A. 油烟机 B. 电热毯 C. 洗衣机 D. 平板电脑
2、规格都是“220V100W”的一台电风扇、一台电视机和一只电饭煲正常工作相同时间，下列说法正确的是( )
A. 三个用电器产生的热量一样多 B. 电风扇产生的热量最多
C. 电视机产生的热量最多 D. 三者消耗的电能相等
3、如图所示，轿车的后挡风玻璃上装有多条金属丝，通电后可以除霜除雾。下列说法正确的是( )
A. 常温下玻璃和金属丝都是导体
B.金属丝的电阻大小由通过它的电流决定
C. 在冬天，车窗玻璃外侧相较内侧更容易起雾
D. 金属丝通电后能除霜除雾是利用了电流的热效应
（第3题图） （第4题图）
4、 如图，两个完全相同的烧瓶中装满煤油，瓶中分别装两条电阻丝，电阻R1和R2的电阻不同，瓶塞中各插一根两端开口相同的细玻璃管，将两条电阻丝连接在电路中。此实验装置不能研究的问题是( )
A. 通电导体放出的热量与电流大小是否有关 B. 导体的电阻大小同哪些因素有关
C. 通电导体放出的热量与电阻大小是否有关 D. 电能是否可以转化为热能
5、家庭电路中，由于线路连接处接触不良，造成局部过热，也可能会引起火灾。下列关于接触不良处过热的原因分析正确的是( )
A. 因电阻变大，使得通过此处电流比电路中其他部分电流小，长时间通电造成的
B. 因电阻变小，使得通过此处电流变大，长时间通电造成的
C. 因电阻变小，使得此处电压变大，长时间通电造成的
D. 此处电流与电路中其他部分电流相等，因电阻变大，长时间通电造成的
6、图中是一种多档位加热杯垫，图乙是其内部简化电路图，电热丝R1的电阻小于电热丝R2的电阻。闭合开关S1和S2时，下列说法正确的是( )
A. 此时电路处于保温档 B. R1两端的电压小于R2两端的电压
C. 流过R1的电流大于流过R2的电流 D. 加热杯垫的工作原理是电流的磁效应
（第6题图） （第7题图）
7、如图是研究电热跟哪些因素有关的装置，将R1、R2两电阻丝((R1＞R2)封在两只完全相同的烧瓶内，瓶内装入等质量的煤油。下列说法正确的是( )
A. 该装置可以探究电热与电阻的关系
B. 滑动变阻器的滑片向左移，两瓶中煤油温度上升更慢
C. 闭合开关后，甲温度计上升比乙慢
D. 烧瓶内选用煤油而不是水，原因是煤油比热容更小而升温慢
7、如图是探究电流通过导体时产生热的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是( )
甲实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
甲实验通电一段时间后，左边容器内空气吸收的热量更多。
乙实验要保持两个电阻丝两端电压相等
乙实验中通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同。
9、甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为( )
A. 2:1 B. 6:1 C. 1:2 D. 1:6
10、小科用如图所示装置探究电流通过导体产生的热量与导体电阻、电流大小的关系。甲、乙两个完全相同的烧瓶内装有等质量的煤油，瓶内电阻的阻值分别为5欧和10欧，A、B是相同的玻璃管，管内初始液面位置相同。
实验一:闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h,和h2。实验二:断开开关，当两根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器连入电路的阻值。再闭合开关，通电1分钟记录液面上升的高度，分别记作h3和h4。
(1)除电流表和秒表外，本实验中还需要用到的测量工具为 ;
(2)实验步骤二中，减小滑动变阻器接入电路的阻值，其目的是 ;
(3)多次重复实验均发现h参考答案：
一、知识点梳理：
升高 热效应
电能转化为内能 电流的热效应
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 ＝ I 2 Rt
定量
电功。
二、典例精析：
例题1、C
解析：要探究电流通过导体产生的热量与电阻关系，需要使用控制变量法，需控制通过电阻的电流相同，而电阻需要不同，因此需让不同阻值的定值电阻串联连接，故ABD错误，C正确。故答案为C。
例题2、B
解析：A、减小导线密度仅能减轻导线自身重量，不会改变导线电阻，无法降低输电能量损耗，A不符合题意;B、增加导线导电性会减小导线电阻，根据焦耳定律，相同电流、时间下导线发热减少，能降低输电过程的能量损耗，B符合题意;C、增大导线弹性只能改善导线拉伸、形变性能，和导线电阻无关，不能减少电能损耗，C不符合题意;D、提高导线耐腐蚀性仅能延长导线使用年限，无法减小电阻、降低输电能量损耗，D不符合题意。故B符合题意。
例题3、B
解析：A.根据Q=cm t可知，煤油的比热容小，则吸收相同的热量时温度变化较大，实验现象明显，所以两个烧瓶内都装煤油，故A错误;B.根据图片可知，两个电阻丝串联，则通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，因R1>R2，所以甲中电阻丝产生的热量大于乙中电阻丝产生的热量。两个烧瓶中煤油的质量相同，根据Q=cm t可知，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快，故B正确;C根据图片可知，两电阻串联，则通过电阻的电流相同和加热时间相同，只有两个电阻大小不同，故是用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系，故C错误;D.在实验中，通过温度计示数的变化大小判断电阻丝产生热量多少，即该实验中运用了控制变量法和转换法，故D错误。故B符合题意。
例题4、D
解析：A、根据图甲中信息当U=2V时，I=0.2A，根据R=U/I=3V/0.3A=10Ω，故A选项正确;B、当S和S1均闭合，定值电阻R和小灯泡并联在电路中，小灯泡的电压为电源电压，当只闭合S时，只有小灯泡接入电路，小灯泡的电压也为电源电压，小灯泡的实际功率相同，亮度相同，故B选项正确;C、根据图甲信息，电源电压为3V，小灯泡的电流为0.6A，定值电阻的电流0.3A，并联电路中总电流等于各支路电流之和，因此电流表的示数为0.6A+0.3A=0.9A，故C选项正确;D、S和S1均闭合，电阻R和小灯泡并联在电路中，R两端的电压为3V，电流为0.3A，t=60s,根据Q=W=UIt=3V×0.3A×60s=54J，故D选项错误，故D符合题意。
例题5、（1）保温 （2）2.1×104J 35%
解析：(1)由图甲可知，当开关S闭合、旋转开关接1时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路中的总电阻最大，此时电路中的总功率最小，电水壶处于保温挡;(2)水的质量:m=p水V=1kg，水吸收的热量:Q=cm t=2.1×104J;电水壶消耗的电能:W=U2t/R2 =6×104J，效率效率=Q/W=2.1×104J/6x104J×100%
=35% 。
三、巩固练习：
1、B 2、D 3、D 4、A 5、D 6、C 7、A 8、B 9、B
10、（1）刻度尺 （2）增大电流 （3）当导体电阻、通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。
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浙教版九上科学§2.3电路中的电能（4）教学设计
课题 2.3 电路中的电能（4） 单元 二 学科 科学 年级 九上
教材分析 本节内容为新浙教版九上第二章第三节，主要包括电能与电功、电器的电功率、额定功率、电功和电功率的计算公式、常用电热器等内容，此前学生已学习了机械功、功率、电路、能量等的相关知识。 本节拟用4课时完成教学，第一课时电功，第二课时为电器的电功率和额定功率，第三课时为电功和电功率的计算公式，第四课时为电热器。 本节课为第四课时主要介绍电热器及其作用，了解电热器工作时能量的转化情况，介绍电流的热效应及焦耳定律。
教学 目标 科学观念：了解电热器的工作原理是电流的热效应，会描述焦耳定律;了解影响电流做功产生热量多少的因素;应用焦耳定律计算电器产生的热量。 科学思维：能应用焦耳定律解释相关现象，应用于焦耳定律计算电流产生的热量。 探究实践： 用控制变量法研究影响电热的因素; 态度责任： 通过电热器的学习，知道电能在生活与生产中的重要价值。
重点 电流的热效应及应用，焦耳定律，电热的计算公式及计算;
难点 设计实验方案探究影响电热的因素，并得出合理的结论。
教学环节 教师活动 设计意图
导 入 新 课 生活中，我们利用电饭煲烧饭，利用电烤箱制作美食;夏天，我们使用电驱蚊器。冬天，我们使用电取暖器。 这些用电器工作时都会发热，你知道它们的工作原理吗 导 入 新 课
讲 授 新 课 一、电流的热效应 1、电流的热效应 1）电流的热效应： 电流通过各种导体时，会将电能转化为内能，使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。 2）能量的转化： 从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。 3）热效应的应用： 各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。 视频：电流的热效应 2、电热器： 1）电热器： 利用电流的热效应工作的设备。 2）电热器的工作原理： 各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。 讨论交流： 1）还有哪些用电器是利用电流的热效应工作的？ 参考：电热毯、电热水壶、电熨斗、电炉、电热水器、电烘箱、电吹风、白炽灯…… 2）电流的热效应有什么利和弊？ 参考：有利的一面：电流热效应的有利应用主要体现在加热电器和工业制造热能方面。 有弊的一面：电流热效应可能导致过热和烧损、火灾风险、能源损失和温度影响等问题。 过渡：电热水壶等电热器是通过导线接到电路上的。为什么电热水壶发热将水烧开，而连接它的导线却不怎么发热 电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关 探究活动： 如图2.3-11所示，2 只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插 1 根玻璃管，瓶内各装 1 根阻值不同的电阻丝 R甲和 R乙。 1）将 2 根电阻丝串联在电路中，标出2根玻璃管内液面的位置。 2）闭合开关，记下电流表的读数：__________。 3）经过一段时间后，标出2根玻璃管内液面的位置。 4）比较2根玻璃管内液面上升的高度，可以推测得出：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越 __________。 5）当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数：___________。 6）经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。 7）与上次该玻璃管内液面上升的高度相比，可以推测得出：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越__________。 结论： 当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越多。 进一步的实验可以得出： 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。这个规律叫做焦耳定律，它最先是由英国科学家焦耳发现的。 二、焦耳定律： 1、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。这个规律叫做焦耳定律。 2）焦耳定律的表达式： 3）一定条件下，电热等于电功： 电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式的能，那么，电热就正好等于电功。 推导： 根据 W=UIt， 若电热等于电功，则Q=W =UIt， 根据欧姆定律得U=IR，则有Q=I2Rt。 可见，当导体消耗的电能全部用来产生热的情况下，根据欧姆定律的公式和电功的公式推导出来的结论与焦耳定律一致:焦耳定律给出了电能向内能转化的定量关系。 讨论交流： 1）电热水壶等电热器是通过导线接到电路上的。为什么电热水壶发热将水烧开，而连接它的导线却不怎么发热 参考：连接电热水壶的导线不怎么发热的原因是电热丝的电阻远大于导线的电阻，根据焦耳定律Q=I Rt，由于电流和通电时间相同，电阻越大产生的热量越多，因此电热丝很热而导线不怎么热。 2）电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？ 参考：电热毯、电水壶、电加热器、电饭煲、电熨斗，等。 公式应用： ［例题］ 如图2.3-12是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到烧开；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的电热丝，阻值为55欧；R1是电阻，阻值为145欧。试求: （1）在加热状态下，电饭锅正常工作30分钟产生多少热量？ （2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率多大？ 思考讨论： 上面这个问题还可以用什么方法来求解？ 科学阅读：焦耳 生活中，学生对电流的热效应有一定的认识 提出热效应与电热器的概念，明确其中的关联 利弊分析，提升学生的思维的深度和广度，辩证思考问题 充分分析设计的细节 探究活动的基础提出焦耳定律 由定律中获知计算公式 一起推导，说明电热与电功在一定条件下相等，也印证了电能与热能的转化 公式应用中，规范 学生的解题习惯 活化公式的选择与应用 鼓励学生一题多解
典例 精析 见PPT 后测、巩固、纠正、修补
巩固练习 见学案
板 书 帮助学生掌握重点， 更加容易的学习。
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（浙教版）八年级
下
2.3 电路中的电能
第二章
“第4课时”
能的转化与能量守恒
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
06
分层作业
学习目标
1、了解电热器的工作原理是电流的热效应;
2、了解描述焦耳定律;
3、了解影响电流做功产生热量多少的因素;
4、应用焦耳定律计算电器产生的热量。
新知导入
生活中，我们利用电饭煲烧饭，利用电烤箱制作美食;夏天，我们使用电驱蚊器。冬天，我们使用电取暖器。
这些用电器工作时都会发热，你知道它们的工作原理吗
电驱蚊器
电取暖器
电流的热效应
探究新知
一、电流的热效应
1、电流的热效应
1）电流的热效应：
电流通过各种导体时，会将电能转化为内能，使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
2）能量的转化：
从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
3）热效应的应用：
各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。
视频：电流的热效应
2、电热器：
1）电热器：
利用电流的热效应工作的设备。
2）电热器的工作原理：
各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的。
探究新知
图2.3-10 家用电热器
1）还有哪些用电器是利用电流的热效应工作的？
2）电流的热效应有什么利和弊？
思考讨论
电热毯、电热水壶、电熨斗、电炉、电热水器、电烘箱、电吹风、白炽灯……
有利的一面：电流热效应的有利应用主要体现在加热电器和工业制造热能方面。
有弊的一面：电流热效应可能导致过热和烧损、火灾风险、能源损失和温度影响等问题。
探究活动
电热水壶等电热器是通过导线接到电路上的。为什么电热水壶发热将水烧开，而连接它的导线却不怎么发热 电流通过导体产生热的多少跟哪些因素有关
探究活动：
如图2.3-11所示，2 只烧瓶内装有煤油，瓶塞上各插 1 根玻璃管，瓶内各装 1 根阻值不同的电阻丝 R甲和 R乙。
探究活动：
1）将 2 根电阻丝串联在电路中，
标出2根玻璃管内液面的位置。
2）闭合开关，记下电流表的读数：
__________。
3）经过一段时间后，标出2根玻璃
管内液面的位置。
4）比较2根玻璃管内液面上升的高度，可以推测得出：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越 __________。
5）当2根玻璃管中的液面降回到原来的高度后，减小滑动变阻器的阻值，闭合开关，记下电流表的读数：___________。
6）经过与第一次相同时间的通电后，标出甲瓶（或乙瓶）玻璃管内液面的位置。
7）与上次该玻璃管内液面上升的高度相比，可以推测得出：当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越__________。
结论：
当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越多。
进一步的实验可以得出：
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。这个规律叫做焦耳定律，它最先是由英国科学家焦耳发现的。
探究新知
二、焦耳定律：
1、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。这个规律叫做焦耳定律。
2）焦耳定律的表达式：
Q ＝ I 2Rt
电热 电流 电阻 通电时间
3）一定条件下，电热等于电功：
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有转化为其他形式的能，那么，电热就正好等于电功。
推导：
根据 W=UIt，
若电热等于电功，则Q=W =UIt，
根据欧姆定律得U=IR，则有Q=I2Rt。
可见，当导体消耗的电能全部用来产生热的情况下，根据欧姆定律的公式和电功的公式推导出来的结论与焦耳定律一致:焦耳定律给出了电能向内能转化的定量关系。
1）电热水壶等电热器是通过导线接到电路上的。为什么电热水壶发热将水烧开，而连接它的导线却不怎么发热
2）电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种用电器可以认为是将电能全部转化成了内能？
讨论交流
连接电热水壶的导线不怎么发热的原因是电热丝的电阻远大于导线的电阻，根据焦耳定律Q=I Rt，由于电流和通电时间相同，电阻越大产生的热量越多，因此电热丝很热而导线不怎么热。
电热毯、电水壶、电加热器、电饭煲、电熨斗，等。
公式应用：
［例题］
如图2.3-12是电饭锅的电路图。电饭锅工作时有两种状态：当动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到烧开；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的电热丝，阻值为55欧；R1是电阻，阻值为145欧。试求:
（1）在加热状态下，电饭锅正常工作30分钟产生多少热量？
（2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率多大？
图2.3-12 电饭锅的电路图
公式应用
图2.3-12 电饭锅的电路图
思考讨论
上面这个问题还可以用什么方法来求解？
图2.3-12 电饭锅的电路图
科学阅读
典例精析
例1、
为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，应选择下列电路图中的( )
C
例2、
我国特高压输电技术已处于世界领先水平，但科研人员仍在输电线的材料、工艺等方面刻苦攻坚。下列科研项目是为了降低输电过程中能量损耗的是（ ）
A. 减小输电导线的密度
B. 增加输电导线的导电性
C. 增大输电导线的弹性
D. 提高输电导线的耐腐性
典例精析
B
例3、
如图是探究焦耳定律的装置
(R＞R2)，下列说法正确的是( ）
A. 两烧瓶里都装煤油，是因为煤油比热容比水大，现象明显
B. 闭合开关后，甲烧瓶中温度计示数升高比乙烧瓶快
C. 该实验是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系。
D. 该实验运用了控制变量法和类比法
典例精析
B
例4、
如下图甲为小灯泡L和电阻R的电流
与电压的关系图像，图乙为所对应的电
路图，电源电压为3V。下列说法错误的
是( )
A.定值电阻R的大小为10Ω
B.S1和S2均闭合时灯泡亮度与只闭合S1时相同
C.S1和S均闭合时电流表示数为0.9A
D.S1和S均闭合时，电阻R在1min所产生的热量为30J
典例精析
D
例5、
如图甲，是一款家用电水壶内部
电路的简图，R1、R2均为加热电阻，
电阻均为96.8欧，通过转动旋钮开
关可实现加热和保温两种功能。
(c=4.2×103J/(kg.℃))
(1)将电水壶的开关S闭合后，旋钮开关在如图甲示位置，此时电水壶处于 (填“加热”或“保温”);
(2)小科用电水壶给体积为1L的水加热，2分钟后水温升高了5°C，在此过程中水至少吸收的热量为 焦，电热水壶的加热效率为 。
典例精析
保温
2.1×104J
35%
课堂总结
2.3电路中的电能（4）
1、电流的热效应：
电流通过各种导体时，会使导体的温度升高的现象。
能量的转化：电能→内能
应用：电热器
2、影响电热的因素：电阻相等时，电流越大，通电时间越长，电热越多;
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
分层作业
1、复习本课时主要内容；
2、完成学案中的“课后巩固练习”；
3、完成作用业本中相应练习;
4、预习“ ”相关内容。
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