16.4科学探究：电流的热效应-(第一课时)

看科技：电加热封口器第十六章电流做功与电功率第四节科学探究：电流的热效应我是一个在黑暗中的孩子。我从夜的被单里向您伸出我的双手，母亲。——印度·泰戈尔学习目标•1.认识常见的电热器，知道电热器是利用电流做功将电能转化为内能的装置，知道电热器的主要结构——发热体（电热丝）。知道电流的三点效应：热效应、磁效应、化学效应。•2.通过探究，知道电流产生的热量与哪些因素有关，会运用控制变量法和转化法，探究影响电流产生热量的因素。用手摸一下电视机后盖上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是，后来发现小刚说了谎。生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？情境导入通电后，这些用电器会发热，为什么？自主学习•认真阅读教材回答下列问题•1、电流通过电饭煲，是将能转化为能；电流通过电热毯，是将能转化为能；电流通过电视机时，时间长了，电视机壳也会发热，这种电流通过导体时，导体会发热现象叫做电流的效应。•2、（79页）在生活、生产中，例如、、、都是利用电流的热效应工作的；例如、、等用电器工作时，为减少电热产生的危害都采用设置、或在发热部位安装等方法来热。•3、根据生活体验和阅读课本77页问题与思考，猜想：电流通过导体产生的热量与、、因素有关。•4、国物理学家，通过大量的实验总结出：电流通过导体产生的跟成正比，跟成，跟_成。这个规律叫做。•用公式表示为：Q=其中：I表示，单位；R表示，单位；t表示，单位；Q表示，单位•5、一个10Ω的电阻，通过它的电流为1A，通电10s产生的热量为多少？电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？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很热？说明什么？一、电流的热效应：电流通过导体时，导体会发热，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。合作共建[猜想与假设]1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大电流的热效应与那些因素有关？2.可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大3.可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大演示实验实验方法实验目的研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关实验原理当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的煤油温度升高、温度计示数上升。我们可以通过温度计示数上升的多少比较电流产生的热量.控制变量法物理学中对于多变量问题，通常使其它量相同，并改变其中一个量的大小，从而使问题得到简化。我们称此方法为控制变量法探究电流的热效应跟哪些因素有关制定计划[设计实验]讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？答:控制变量法讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？答：转换法电热——气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少实验中，通过观察U形管中液面高度的变化来判断产生热量的多少，探究影响电流热效应的因素演示电阻丝RR结论：在电流、电阻相同时，通电时间长的产生的热量多。探究一：产热多少与通电时间的关系实验验证演示电阻丝RR'R结论：在通电时间、电阻相同时，电流越大的产生的热量多。探究二：产热多少与电流大小的关系返回实验验证演示21RR电阻丝1R2R结论：在电流、通电时间相同时，阻值大的电阻产生的热量多。探究三：产热多少与电阻大小的关系实验验证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.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.进一步的研究表明电流产生的热量与电流的平方成正比.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.123实验分析1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.2.公式：Q=I2Rt3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到倍9英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.得出结论早在1840年，英国物理学家焦耳通过实验研究发现：通电导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，还跟通电的时间成正比。这就是焦耳定律Q=I2Rt单位：焦耳（J）焦耳定律Q=I²Rt热量电流电阻时间JAΩS公式：意义：单位：二、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。焦耳(1818－1889)我们学习了焦耳定律，怎样回答前面的问题？•导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。电流热效应跟电阻的关系在串联电路中，由P=I2R可知：电流相等时，导体产生的热量跟电阻成正比电压相等时，导体产生的热量跟电阻成反比在并联电路中，由可知：RU2P讨论：通电导体产生的热量跟电阻到底是成正比还是成反比？你是怎样理解的？电流一定（正比）电压一定（反比）例1：流过一根10欧姆的电阻丝的电流为2安培，问这根电阻丝在30秒内产热多少？例题解题格式：已知：求：解：答：电阻R=10Ω，电流I=2A，时间t=30s电热Q由焦耳定律：Q=I2Rt=22*10*30=1200（J）这根电阻丝共产热1200J。例题例2：一根50欧姆的电阻丝工作了10秒钟后产生1.8*104焦耳的热量，问流过这根电阻丝的电流是多少？解题格式：已知：求：解：答：电阻R=50Ω，热量Q=1.8*104J，时间t=10s电流I由焦耳定律：Q=I2Rt所以：I=（Q/Rt）1/2=（1.8*104/（50*10））1/2=6（A）这根电阻流过的电流为6安培。电动机1.能量转化：电能=机械能+内能2.总功（电能）：W总=UIt3.有用功（机械能）：W有=Gh4.额外功（内能、热量）：RtIQ2UItGhWW%100.5总有效率2.如图所示的电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉。现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A。问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少，（2）已知电流通过导体时产生的热量Q=I2Rt（其中I、R和t分别表示通过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是0.4Ω，则线圈每分钟产生的热量是多少?（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少?焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻，他的父亲是一个酿酒厂主.焦耳自幼，没有受过正规的教。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识.道尔顿给予了焦耳.焦耳向他虚心的学习了数学、，这些知识为焦耳后来的研究奠.1840年，焦耳把环形线圈放，测量不同电流强度和电阻时的水温.通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比.四年之后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性.因此，该定律称为焦耳—楞次定律.焦耳活到了七十一岁.1889年10月11日，焦耳在索福特逝世.后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳.小结1、电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应2、通电导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，还跟通电的时间成正比。这就是焦耳定律3、电流的热效应有时候要利用有时候要控制交流展示•1、电热器是利用电流的__________效应工作的。下列各种电器中，不是利用电流的热效应来工作的是（）•A.电风扇B.电熨斗C.电炉D.电饭锅•2、焦耳定律的内容是：。交流展示•3、电熨斗通电后，熨斗面很烫，而连接熨斗的导线却不怎么热，这是因为（）•A．导线电阻远小于熨斗电阻，导线消耗的电能很少；•B．导线外有绝缘皮隔热•C．导线的散热比熨斗快；•D．通过导线的电流远小于通过熨斗的电流；•4、如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220V，60W”的字样，它们都在额定电压下工作相同时间，则三个用电器产生的热量是（）•A.电烙铁最多B.电视机最多•C.电风扇最多D.一样多交流展示•5.额定功率为1000w的热水器，正常工作10min产生多少热量？•6、焦耳定律是反映电流的效应的规律，即能转化为的规律。•7、一电炉的电阻是100Ω，通电时间10秒钟产生的热量为4×105J,通过这个电炉的电流是A交流展示•8、电流通过电风扇做功时，能转化为能和能，如果电流做功3.6×106J,电风扇获得的机械能一定3.6×106J(选填大于、小于、等于)•9、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()•A、2倍B、4倍•C、0.25倍D、0.5倍交流展示•10、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_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。•11、某电热器的电阻是55欧姆，工作时的电流是10A，试求：5分钟产生多少热量？消耗了多少电能？交流展示•12、一只标有“220V、45W”的电热器，在额定电压下使用时，通电30min可以产生多少焦耳的热量？•13.一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流2min，电阻上消耗的电能是多少？释放热量为多少？•14.阻值为20Ω的电阻丝两端加上6V的电压时,10min内电阻丝产生的热量是多少?交流展示•15.一台电风扇和一个电熨斗，如果使用时电流做功相同，电能转化为内能（）•A．一样多B．电风扇较多•C．电熨斗较多D．无法比较•16．用粗细均匀的电热丝加热烧水，通电10min可烧开一壶水，若将电热丝对折起来接在原来的电路中，则烧开同样一壶水的时间是（不计热量的损失）（）•A．2．5minB.5minC.20minD.40min交流展示•17.如图，电动机M的线圈电阻为0.5Ω，当S断开时，电流表读数为1A当S闭合时，电流表读数为3A。•问：（1）电阻R为多大？•（2）电动机的机械功率为多大？•（3）电动机工作2min，•电动机线圈产生了多少热量？