16.4 科学探究：电流的热效应 学案（有答案） 2023-2024学年物理沪科版九年级全一册

第4节 科学探究：电流的热效应
素养目标
1.了解电流热效应。
2.通过探究实验了解电流产生的热量的影响因素。
◎重点:知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间之间的关系。
【合作探究】
在寒冷的冬天我们会用小太阳进行取暖,但同学们有没有发现,小太阳通电后电热丝会烧得通红,但与小太阳相连的导线却不怎么发热,如图所示,这是怎么回事呢
原来导体通电后会产生热量,但导体产生的热量与什么因素有关呢
1.提出问题:电流产生的热量与哪些因素有关
2.猜想与假设:
①可能与 有关;
②可能与 有关;
③可能与 有关。
【答案】合作探究
2.通电时间　导体的电阻大小　通过导体的电流大小
任务驱动1探究电流产生的热量与时间的关系
1.设计实验与制订计划:
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电流产生的热量不易观察,因此要转换成其他的物理量进行观察,如将产生的热量对煤油加热,用温度计测量煤油的温度,则温度计的示数变化就可以反映电流产生热量的多少。
　设计实验电路:
记录实验数据的表格:
时间/min 1 2 3 4
温度/℃
2.进行实验与收集证据:
按照如图所示的电路图连接实物电路,检查无误后接通电源。按下计时器并同时记录温度计的示数。保持电流的大小不变,每隔1 min记录一次温度计的示数,并计入上面的表格中。
3.分析实验数据并得出结论:
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 ,表明电流产生的热量越 。
【答案】任务驱动一
3.高　多
任务驱动2探究电流产生的热量与电阻、电流大小的关系
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想一想应控制什么物理量不变,如何设计实验电路可以达到该要求。
1.设计实验与制订计划:
设计实验电路:
电流 R1 R2
初温 /℃ 末温 /℃ 温度 变化 量/℃ 初温 /℃ 末温 /℃ 温度 变化 量/℃
I
2I
2.进行实验与收集证据:
按照如上图所示的电路图连接实物电路。
(1)调节滑动变阻器,使电阻通过适当的电流,记录一段时间内两瓶中温度计的初始示数和末示数。
(2)调节滑动变阻器,使电流增大一倍,记录相同的一段时间内两瓶中温度计的初始示数和末示数。
3.分析与论证:
对同一电阻丝,在通电时间相同的情况下,通电电流越大,煤油的温度越 ,表明电流越大,电流产生的热量越 。
在通电电流大小不变,通电时间相同的情况下,电阻越大,煤油温度越 ,表明电阻越大,电流产生的热量越 。
任务总结:电流通过导体时产生热量的多少与导体的 、通过导体的 和 有关。
历史上,英国物理学家焦耳做了大量的实验,于1840年发现了电流产生热量与通电时间、通电电流和导体电阻的关系。内容是电流通过导体所产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,与跟通电时间成正比。
焦耳定律的表达式:Q=I2Rt
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1.电流通过导体时电能转化为内能的现象叫作电流的热效应。
2.利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。
3.电热器的主要组成部分是发热体。它是由电阻率大、熔点高的电阻制成的。
　　4.焦耳定律的表达式:Q= 。其中:电流的单位是 ,电阻的单位是 ,时间的单位是s,这样电热的单位是 。
【答案】任务驱动二
3.高　多　高　大　通电时间　电流　电阻
学习小助手
I2Rt　A　Ω　J
任务驱动3讨论电流热效应的利与弊
1.电流热效应的好处(应用)
再举出生活中的应用: 。
2.电流热效应的害处(防止)
电热有害的一面:轻则用电器烧坏;重则引发火灾。
如何防止电热的危害 电热产生的根本原因是导体存在电阻。所以减小电阻、加快散热(散热孔、散热片、散热风扇等)可以防止电热的危害。
你能用今天探究的结论解释【生活中的物理】中的问题吗
【答案】任务驱动三
1.电热水器、电热水壶
3.答:小太阳在使用时,电热丝和导线串联,通过它们的电流相等,通电时间t相同,因为Q=I2Rt,由于R电热丝远大于R导线,所以电流产生的热量:Q电热丝远大于Q导线,因此电热丝热得发红,而导线却不怎么发热。