四、电流的热效应
【学习目标】
1、了解电流热效应的工作原理，能举出利用和防止电热的实例，理解焦耳定律。
2、在实验过程中进一步了解实验方法——控制变量法及体验对比的作用。
3、了解物理学家焦耳的故事，学习他不懈追求的科研创新精神。
【学习重点、难点】
重点：1、焦耳定律。
2、研究方法（控制变量法）及其实验设计，探索结果的归纳总结
难点：实验设计及其方法（将电流通过导体产生的热量变为可以直接观察比较的现象的设计）。
【学习过程】
一、探究新知
任务（一）认识电流的热效应，探究电流的热效应与哪些因素有关
1、阅读课本，知道当电流通过用电器时，电器本身或外壳会发热的现象，得出
叫做电流的热效应。
2、不同的电器设备，使用时发热的程度不同，即使同一设备，使用不同的时间热的程度也不同。那么，电流的热效应与哪些因素有关呢？
猜想：与 有关。
3、对照课本图13-16，该实验中 ( http: / / www.21cnjy.com )通过比较 判断产生的电热的多少，要想比较不同的电热使液体温度升高的不同，应该选用 都相同的液体。要研究导体产生电热的多少与电流的关系，应控制 不变，图甲中是通过两导体 联，来实现的；要研究导体产生电热的多少与电阻的关系，应控制 不变，图乙中是通过两导体 联，来实现的。
4、根据课本图13-16做实验，收集数据
电阻 电流 加热时间 温度变化
分析数据得出结论：
。
任务（二）学习焦耳定律，了解电流热效应的应用实例
1、物理学家焦耳于1840年最先确定了电 ( http: / / www.21cnjy.com )流产生热量与电流、电阻和通电时间的定量关系： 即
焦耳定律。焦耳定律可表示为： 。
2、电流的热效应在生产、生活、科研中 ( http: / / www.21cnjy.com )被广泛应用。例如，家中的电饭锅、电水壶等，像这些利用电来加热的设备叫 。电热器的主要组成部分叫 他们一般是用 的材料制作的。但是电热有利也有弊，看课本了解电热的危害。
思考题：一个电炉工作时的电压是220伏，电流是5安，求它在1小时内产生多少热量？
课堂巩固
1．阻值为R的电阻丝，接到电源上6min烧开一壶水，现在用两根同样的电阻丝串联起来，接到同一电源上烧开同一壶水，需要的时间是（ ）
A．12min B．4min C．8min D．6min
2．某电动机线圈的电阻为R，正常工作时两端的电压为U，通过的电流为I，则该电动机工作时，输出的最大机械功率为（ ）
A．UI
B．I2R
C．UI＋I2R
D．UI－I2R
3．如图所示是研究导体产生的热量与导体电阻关系的实验装置。
(1)将两根不同的电阻丝串联起来主要目的是什么？
(2)小强发现课堂上老师用加热煤油的办 ( http: / / www.21cnjy.com )法来比较导体产生热量的多少时，所用时间较长，回家后想用另一种方法来比较。请你帮他想出一种方法，并说明是如何比较导体发热多少的。
4．下图是一种无绳电水壶的铭牌 ( http: / / www.21cnjy.com )。某同学用这种电水壶烧水，他将水放至最大水量，测得水的温度是18℃，通电5min 50S,水烧开(标准大气压下)，试通过计算，回答下列问题：
(1)此水壶正常工作时的电流是多大？( ( http: / / www.21cnjy.com )2)该电水壶电热丝的电阻是多少？(3)若测得电源电压实际为210V，算一算此电水壶工作的效率是多大？(4)为了测定该电水壶的效率，你应该准备哪些实验器材？
课后提升
1．将阻值为4Ω的电热丝接入电路中，通过的电流为1A，在0.5min内产生的热量是 J。
2．一种家用电熨斗的规格为“220V 800W”。这种电熨斗内部电热丝的电阻是
Ω，在额定电压下工作10min产生 J的热量。
3．一台热水器接在220V的电路上，半小时内放出的热量为1.584×106J，热水器内电热丝的电阻是 Ω。
4．某电热杯中有甲、乙两根电热丝，只将甲电 ( http: / / www.21cnjy.com )热丝接到电源上时，烧开一杯水需要12min，只将乙电热丝接到电源上时，烧开同样的一杯水需18min，若将它们串联接到电源上时，烧开同样的一杯水需 min。若将甲、乙并联起来接到电源上时，烧开同样的一杯水需要 min 。(设电源电压不变，不计热量损失)
5．用焦耳定律公式Q=I2Rt计算电流产生的热量，这个公式适用于（ ）
A．纯电阻性用电器，如白炽灯、电炉等
B．电动机、电风扇等家用电器
C．电解、蓄电池充电等
D．对任何用电器都适用
6．如图所示电路中，已知R1>R2，电源电压U保持不变，在相同的时间内四个电路中总共放出的热量由多到少的顺序是（ ）
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丙、丁、乙
C．丙、丁、乙、甲
D．乙、丁、丙、甲
7．小明同学在家里用电加热器 ( http: / / www.21cnjy.com )(俗称“热得快”)给暖水瓶中1.5Kg的水加热10min，水温从20℃恰好升高到100℃。求：(1)水吸收的热量是多少？(2)小明家的电能表标着3000r/KWh，在这10min内能表的转盘转多少转？
三、系统总结（构建知识结构）
四、课后反思反思在探究电流的热效应与哪些因素有关时应用了哪些科学方法？
无 线 电 水 壶
型 号： 91440
电压：220V 频率：50Hz
功率：1280W 最大水量：1Kg
R1
R2
R1
R2
R1
R2
甲
乙
丙
丁四、电流的热效应
【学习目标】
1、用实验探究电流通过导体时，电能转化为导体的内能与哪些因素有关，重点通过实验方法研究导体通电时发热与导体的电阻之间的关系。
2、了解电流的热效应跟哪些因素有关，理解并能够用焦耳定律解决一些实际问题。
3、了解生活中应用焦耳定律的例子，了解节约电能的一些方法。
【温故预习】
电流通过用电器时将_______能转化为机械能、光能、内能等其他形式的能；
电功的计算公式是_W=_________,单位是 _________。
电流做功的快慢用____________来表示；P=_______________
【自主导学】
一、电阻与电流的热效应
思考：导体通电时会发热，发热的多少与哪些因素有关？有什么关系？
______________________________________________________________
二、通过实验探究，了解焦耳定律：
1.内容：电流通过导体产生的热量，跟______________、____________、________成正比。这个规律叫做焦耳定律。
2.用Q表示热量，用I表示电流，用R表示 ( http: / / www.21cnjy.com )电阻，用t表示通电时间，焦耳定律表示如下：______________________________
3.单位：Q：_________；I：_________；R：_________；t：_________。
4.由焦耳定律可知，对于各种用电器，因为有_________的存在，在通电电路中或多或少的都要产生__________。
三、了解电流热效应的应用和防范措施（阅读课本P121-122）
电热水器，电烫斗，电热毯等都是根据电流的热 ( http: / / www.21cnjy.com )效应制成的。过去安装在电路中的保险丝，也是根据电流的热效应设计的，它在电流过大时会因发热而熔断，起到保护电路的作用。
【典型例题】
【例1】为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应采取下列哪些措施．（ ）
A、保持电阻不变，使电流减半
B、保持电阻不变，使电压减半
C、保持电炉两端电压不变，使其电阻减半
D、使电压和电阻各减半
【例2】关于电热的利用，下列说法中正确的是（ ）
A．电热对我们来说总是有利的
B．电热对我们来说总是不利的
C．电饭锅是利用电流热效应的原理制成的
D．电视机工作过程中没有产生电热
【例3】某一用直流电动机提升重物的装置如上 ( http: / / www.21cnjy.com )图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=1m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10N／kg）。
【课后作业】一、选择题
1、通电导体发热的规律是由下列哪位物理学家总结的（ ）
A、欧姆 B、焦耳 C、安培 D、法拉第
2、一只断灯丝的灯泡，摇接灯丝后使用，要比原来亮一些，这是因为灯丝的（ ）
A．电阻变小 B．电阻增大
C．电压减小 D．电流减小
3、某电炉的功率为1000W,若电阻丝断了，去掉原长的一半后仍接在原来的电压下工作，则它现在的功率为________________。
4、“220V 25W”白炽灯的电阻是______；“220V100W”白炽灯的电阻是_____．
5、小明和小红想利用如图所 ( http: / / www.21cnjy.com )示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大（RA( http: / / www.21cnjy.com )
（1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该_________。
（2）实验时，将铜丝和镍铬合金丝串联接人电路中，这是为了控制_________________相同；
（3）小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”。对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是（ ）
A．因为煤油有颜色便于观察
B．因为煤油有比较大的热值
C．因为煤油有比较小的密度
D．因为煤油有比较小的比热容
（4）实验中，小明和小红发现B烧瓶中温 ( http: / / www.21cnjy.com )度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越_______，产生的热量越多。
6、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？
7、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？
