16.4 科学探究：电流的热效应导学案（含答案）2023-2024学年度沪科版物理九年级全一册

第四节　科学探究：电流的热效应
导学目标
1．知道电流的热效应.
2．知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
3．了解生产和生活中如何利用电流的热效应来为人类服务，了解电流热效应带来的危害及防止的措施。
4．理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。
重点难点
重点：通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，并运用解决简单问题。
难点：通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关，并运用解决简单问题。
导学过程
一、电流的热效应
电流做功的实质就是将电能转化成其他形式的能的过程，我们也知道当电流通过一段导体时，导体会发热。这种电流通过导体时________的现象叫做电流的热效应。
二、电流产生的热量与哪些因素有关
合作探究：电流产生热量的多少与哪些因素有关呢？
探究实验
（1）猜想：电流产热多少可能与电流大小，电阻以及通电时间有关系
（2）实验方法：
①控制变量法；
②整个实验中通过________________来判断电流产热多少，这种实验方法称为________。
（3）测量工具：①________，用来记录加热时间。②________：测量温度。
（4）原理：整个实验中我们用煤油来做实验是利用了煤油________的特性，温度变化明显。
（一）探究电流产生的热量与通电时间是否有关
（1）保证________和________不变，每间隔一段时间记录温度计的示数变化。
（2）实验电路图
（3）实验结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越高，表明电流产生的热量越多。
（二）探究电流产生的热量与电流大小是否有关
（1）实验中要保证电阻和通电时间相同，电流不同
（2）实验电路图
甲 乙
乙装置中并联一个电阻是起到________的作用，保证流过下面两个电阻的电流不同
实验结论：在电阻和通电时间相同的情况下，电流越大，电流产热越多
（三）探究电流产生的热量与电阻大小是否有关
（1）保证________和________相同，电阻不同，因此我们要选用两个________的电阻，将两个电阻________起来，保证________。实验中两个玻璃瓶内的没有质量要相同，并且记录玻璃瓶内煤油的温度。
（2）实验电路图
（3）结论：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产热越多。
三、焦耳定律
1.内容：电流通过导体产生的热量跟________的二次方成正比，跟导体的________成正比，跟________成正比。
2.公式：
公式中电流I的单位是A，电阻R的单位Ω，时间t的单位是s，热量Q单位是J。
3.根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.
若电流做的功全部用来产生热量
即 Q=W
又∵ W＝UIt ，欧姆定律 U=IR
∴ Q=W=UIt=I2Rt
纯电阻电路：Q放=W总=UIt==I2Rt
非纯电阻电路：W总＞Q (W总=W外＋Q)
我来闯关
1.如图所示的各家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A. B. C. D.
2.一个“220V 300W“的电热杯，一个“220V 300W”的煮蛋器，一台“220V 300W“的小型洗衣机，分别接在220V的电压下，则相同时间内它们产生的热量（　　）
A．小型洗衣机最少 B．电热杯最少
C．煮蛋器最少 D．一样多
3．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A．这台电动机工作1s产生的热量为（　　）
A．3800J B．72200J C．200J D．4000J
4．如图电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉的导线却不怎么热，主要是因为（ ）
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电阻丝快
C．通电导线的电流小于通过电阻丝的电流
D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量较少
5.小丽研究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关时，用了秒表和如图所示的实验装置。其中甲乙两个相同的烧瓶内装满煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶内各装一个阻值不同的电阻丝R1、R2；实验时她进行了下列实验操作步骤：
①将电阻丝R1、R2串联在电路中，标出烧瓶中两根玻璃管内液面的位置，闭合开关后，记下电流表的读数I1，经过时间t0后，标出两根玻璃管内液面的位置；
②断开开关，等两根玻璃管中的液面降回到原来的位置，减小滑动变阻器的阻值后，再闭合开关，记下电流表的读数I2，再经过时间t0后，标出两根玻璃管内液面的新位置。
请按完成下列问题：
（1）根据步骤①可以探究电流通过导体产生热量的多少与________是否有关。
（2）通过比较步骤①②中________________________________可得出电流产生热量的多少与电流大小有关。
（3）该实验中反映电流通过导体产生热量的多少，所采用的物理方法有________。
A．等效替代法和放大法
B．放大法和转换法
C．控制变量法和等效替代法
6．有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1＝88Ω，R2＝22Ω。
（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温挡；
（2）求中温挡正常工作时热水器的功率；
（3）求低温挡正常工作5min内电热丝产生的热量。
我的收获
参考答案
导学过程
一、电能转化为内能
二、探究实验
（2）②观察温度计的示数变化 转换法
（3）①停表 ②温度计
（4）比热容小
（一）（1）电流大小 电阻
（二）（2）分流
（三）（1）电流 通电时间 阻值不同 串联 电流相同
三、1.电流 电阻 通电时间
我来闯关
1.B 2.A　3．C　4．D
5.（1）电阻大小 （2）甲（或乙）容器内玻璃管两次液面高度差 （3）B
6.（1）闭合开关S1，并将S2拨至位置a （2）550W （3）1.32×105J
解析：（1）由P＝可知，电压一定时，电阻越小，功率越大；
当闭合开关S1，并将S2拨至位置a时，R1和R2并联接入电路，此时电路中的总电阻最小，功率最大，热水器处于高温挡；
（2）由P＝可知，闭合开关S1，S2拨至位置b时，电路为R1的基本电路，热水器处于中温挡；此时电路的功率P中＝＝＝550W；
（3）由P＝可知，当断开S1，并将S2拨至位置b时，R1和R2串联接入电路，热水器处于低温挡；此时热水器正常工作5min内电热丝产生的热量
Q＝t＝×5×60s＝1.32×105J。