13.4 电流的热效应 学案（含答案） 2023-2024学年物理北师大版九年级全一册

四 电流的热效应
素养目标
1.初步认识电流的热效应。
2.重点:运用控制变量法探究电流的热效应跟电流、电阻、通电时间的关系。
3.关注生活中的电热现象,尝试解释电热现象。
学法指导
1.在学习本节内容时,要多联系生活中的电热现象,通过自己的观察去发现生活中电能转化为热能的事例,例如:电饭煲、电取暖器、热得快、电烤箱、电烘箱、浴霸等。并通过这些现象去发现问题:例如:为什么取暖器的电热管热得发红,而电线却不怎么热 为什么灯丝热得发光而导线却不怎么热
2.生活中有许多地方要利用电热,如常见的一些电热器,它们都是利用电热的原理来工作的;生活中也有许多地方要防止电热,如电动机、电视机等,它们在工作时,电流通过这些电器会产生热量升温,而影响电器的使用,甚至烧坏,所以必须采取措施进行散热。
【预习导学】
知识点1电流的热效应
1.观察课本图13-15发现三个用电器通电时都伴有 现象产生,说明电流通过导体时 能转化成 能,这个现象叫作电流的热效应。
2.列举你家中利用电流的热效应工作的用电器。
3.观察实验图13-16甲的实验装置,该装置两容器中的两段阻值 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝 联,通过两段电阻丝的 相同,通电时间相同;观察演示实验图13-16乙的实验装置,该装置两容器中的两段阻值 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝 联,通过这两段电阻丝的 不同,通电时间相同。
4.*在研究电流通过导体时产生的热量跟哪些因素有关的实验中,为了比较电流通过两段不同的金属丝产生的热量跟电阻的关系,应保持相同的物理量是 ( )
A.通过它们的电流和加在它们两端的电压
B.通过它们的电流和它们的电阻
C.通过它们的电流和通电时间
D.通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间
【答案】知识点一
1.热　电　内
2.电热毯、电吹风、电饭煲、电取暖器等。
3.不同　串　电流　相同　并　电流
4.C
知识点2焦耳定律
5. 国物理学家 总结出电流通过导体产生的热量跟 成正比,跟 成正比,跟 成正比。焦耳定律用公式表示: ,式中各物理量及相应单位:I表示 ,单位是 ;R表示 ,单位是 ;t表示 ,单位是 ;Q表示 ,单位是 。
6.电流通过导体时,如果电能全部转化为 能,那么电流产生的热量等于消耗的电能,即有Q= = 。
7.某导体的电阻是2 Ω,通过2 A的电流时,1 min产生多少J的热量
8.*用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体,甲比乙的横截面积大,如图所示。将它们串联在电路中,通电一段时间后,比较甲、乙两导体升高的温度。下列说法正确的是 ( )
A.甲导体的温度升高得多
B.乙导体的温度升高得多
C.甲、乙两导体升高的温度相同
D.条件不足,无法判断
9.列举现实生产、生活中电流热效应的利用与防止的事例。
10.利用Q=I2Rt解释“电炉工作时,电炉丝热得发红,而和它串联的电线却几乎不发热”这一现象。
【答案】知识点二
5.英　焦耳　电流的二次方　导体的电阻　通电时间　Q=I2Rt　电流　A　电阻　Ω　时间　s　热量　J
6.内　W　I2Rt
7.Q=I2Rt=(2A)2×2 Ω×60 s=480 J。
8.B
9.(1)电热器是利用电流的热效应工作的加热设备,如:电热水器、电炉、电热毯等;(2)电热的防止,如:在用电器上开散热窗、安装电风扇等。
10.电炉内的电阻丝与外部的导线是串联的,通过它们的电流相等,但是导线的电阻远远小于电阻丝的电阻,根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大产生的热量越多,导线产生的热量远远小于电阻丝产生的热量。
【合作探究】
任务驱动1掌握科学探究的基本方法
1.当一个物理量被猜想与多个因素有关时,应用什么方法去研究 说出这种方法在“探究电流的热效应跟电流、电阻、通过时间的关系”中的具体应用 法。把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中 因素改变,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题。在“探究电流的热效应跟电流、电阻、通电时间的关系”的实验中,若探究电热多少与电阻的关系,应控制 相同;若探究电热多少与电流的关系,应控制 相同。
【答案】任务驱动一
1.控制变量　一个　通电时间、电流　电阻、通电时间
任务驱动2 Q=I2Rt的应用
2.运用焦耳定律公式进行下列计算:
(1)某导体的电阻是2 Ω,通过2 A的电流时,10 s产生的热量是多少
(2)某导体的电阻是1 Ω,通过200 mA的电流时,多少min产生的热量是24 J
(3)某导体的电阻是1 Ω,通过多少mA的电流时,5 min 产生12 J的热量
【答案】任务驱动二
2.(1)80 J;(2)10 min;(3)200 mA。
任务驱动3实验探究电流的热效应与电流、电阻的关系
3.小华、小玲和小强分别设计了如图所示的三个装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
(1)在小华设计的图甲这个实验中,电流产生的热量多少是通过 体现出来的,像这种用可以直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”,这种方法在物理学研究中经常用到。请举出一例: 。
(2)在小玲设计的图乙中,将R1和R2串联接入电路中,这是为了保证 相同。
(3)在小强设计的图丙中,小强在烧瓶中装的是煤油,请问他为什么不选择在烧瓶中装满更容易获得的水 这是因为 。
(4)在小华进行的图甲实验中,发现装有 的可乐瓶中液柱升高得快。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。
(5)对比三个同学设计的实验,谈谈它们的优缺点。
【答案】任务驱动三
3.(1)液柱上升的高度　通过灯泡的亮度比较电功率的大小
(2)电流
(3)煤油不导电
(4)镍铬合金丝　大
(5)答案:甲和乙利用空气的膨胀来研究电热的多少,丙利用液体的膨胀来研究电热的多少,空气的膨胀要大于液体的膨胀,所以甲和乙的实验现象更明显。甲和丙观察的是液柱或温度计液柱的变化,较乙更精确。
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