第十五章电热器 电流的热效应 导学案（无答案）2024-2025学年苏科版九年级

§15.3 电热器 电流的热效应
学习目标：1.知道用控制变量法研究电流热效应规律的实验的原理和结论；
2.理解焦耳定律，知道变形公式的适用条件并能应用公式进行计算；
3.知道电热器的原理及其应用。
学习重难点：1.知道用控制变量法研究电流热效应规律的实验的原理和结论；
2.理解焦耳定律，知道变形公式的适用条件并能应用公式进行计算；
学习过程：
【温故·习新】
（一）完成下列内容：
　 　叫做电功，国际单位是　 ，计算电功的公式有①定义式：　 　；②推导式：　 　、　 　、　 　。
　 　叫做电功率，它是表示　 　的物理量，国际单位是　 　，计算电功率的公式有①定义式：　 　、一般式　 　；②推导式：　 　、　 　。
某灯泡上“220V40W”字样，“220V”表示　 　，“40W”表示　 　；正常发光时，它的电阻是　 　Ω，通过它的电流是　 　A，正常工作2h，消耗电能　 　J。
电路中用电器的总功率的计算方法有：P总＝　 　；P总＝　 　。
（二）问题：电流通过电热器所产生的热量的多少和哪些因素有关？
1. 知识点：
（1）电饭煲、电热油汀、电水壶、电熨斗等用电器工作时，将 转化为 。我们把这些电器统称为 。
（2）由于导体具有电阻，当电流通过导体时会　 　，将电能直接转化为 的现象叫做电流的热效应。
（3）电热器的主要构造：发热体（而发热体是由电阻率大，熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的.）
2. 学生自主阅读、分析完成课本上有关内容，进行分步实验并得出结论：
实验结论：通电导体产生的热量跟　 　、　 　、　 　有关。
导体的 越大、通过导体的 越大、通电时间越长，电流通过时导体放出的热量就越多。
【研讨·拓展】
（一）焦耳定律及其公式
1. 内容：电流流过某段导体时产生的热量，跟通过这段导体的　 　成正比，跟这段导体的
　 　成正比，跟　 　成正比。
数学表达式：　 　。（计算时，各物理量的单位是：电流I的单位：　 　；电阻R的单位：　　 ；时间t的单位：　　 。则热量Q的单位是：　 　。）
焦耳定律的推导式：Q ＝　　 　＝ ＝ 。
焦耳定律的理论推导：（先阅读课本P14例题上方的有关内容）
强调：对于纯电阻用电器： ∵Q 　　W ；∴Q ＝　 　＝　 　＝　 　。
而对于非纯电阻用电器： ∵Q 　　W； ∴Q ＝　 　；W ＝　 　。
（二）活动：例题分析（小组讨论交流）
例1：某电热器接在220V的电源上，其电阻是100Ω，问通电8min能产生多少热量？
例2：有一只电动机线圈的电阻为4Ω，正常工作时的电压为220V，通过它的电流为2A，若电动机正常工作了10min，问：①电动机消耗了多少电能？②电动机产生了多少热量？③获得了多少机械能？
例3：有一只“热得快”的规格是“220V700W”，问：①这只“热得快”内部的电热丝的电阻等于多少？②若它在正常情况下通电10min，产生了多少热量？③若这些热量全部被质量为2kg温度为10℃的水吸收，可以使水的温度上升到多少℃
例4：当两个用电器同时连接在电路中，则电流通过它们时产生的热量与其电阻之间有什么关系？
（1）当电阻R1、R2串联时，电流通过它们产生的热量与电阻的关系是：
Q1∶Q2＝　　　　　；即热量与电阻成　　　　关系；
（2）当电阻R1、R2并联时，电流通过它们产生的热量与电阻的关系是：
Q1∶Q2＝　　　　　；即热量与电阻成　　　　关系；
课堂小结：通过这节课，你收获了什么？还有什么疑惑吗？
思维导图：
【反馈·提炼】
已知电阻R1＝10Ω，R2＝15Ω，则当它们串联时，通过它们的电流之比为　　　　，加在它两端的电压之比为　　　　，它们消耗的电能之比为　　　　，它们消耗的功率之比为　　　　，它们产生的热量之比为　　　　。若它们由串联改为并联，则在相同的时间内，通过它们的电流之比为　　　　，加在它们两端的电压之比为　　　　，它们消耗的电能之比为　　　　，它们消耗的电功率之比为　　　　，产生的热量之比为　　　　。
已知电阻R1、R2并联时，在相同的时间内它们产生的热量之比是3∶5，则它们由并联改为串联时，在相同的时间内它们产生的热量之比为　　　　。
有两个电阻R1、R2，以下哪种方式接在同一电路中时，在相同的时间内产生的热量最多（ 　）
A.把两个电阻串联起来接入电路； B.把两个电阻并联起来接入电路；
C.只把电阻R1接入电路中； D.只把电阻R2接入电路中
4. 小明和小红想利用如图所示的装置探究“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。温度计显示煤油的温度。
（1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该 。
（2）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
（3）实验中，小明和小红发现B烧瓶中温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。
(
18V
R
1
R
2
R
3
)5. 如图所示，R1的阻值是2Ω，两端的电压是3V，R2的阻值是4Ω，则在2s内电阻R3上所消耗的电能是多少？
6.一个“220V 1000W”的电热器，在额定电压下通电15分钟，求：（1）产生的热量是多少焦？（2）若家用电能表上标有“3000r/KW·h”的字样，则在这段时间内电能表的转盘转过了多少转？（3）若这些热量有30%被2.5千克、30℃的水吸收，在1标准大气压下，水温升高到多少℃？[水的比热容是4.2×103焦/（千克·℃）]
【课后练习】 班级 姓名 学号
．电炉中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．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B．导线的绝缘皮隔热
C．导线散热比电阻丝快 D．导线的电阻远小于电阻丝的电阻，导线上产生的热量
．将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入同一家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A．三个用电器产生的热量相同 B．电风扇产生的热量最多
C．电烙铁产生的热量最多 D．电视机产生的热量最多
．为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置．已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1A．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的
B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关
C．比较相同通电时间内a、c两支温度计示数变化情况，可探究电流产生热量与电流是否有关
D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多
．甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为（ ）
A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1
．冬季来临，小王给奶奶买了一个“暖手宝”。该“暖手宝”加热过程中所产生的电热与时间的关系如图，由此可知该“暖手宝”加热时的功率约为（ ）
A．2400W B．400W C．40W D．24W
．两电阻R1=6Ω，R2=9Ω，当它们串联接在电源电压为3V的电路两端，通过它们的电流I=＿＿＿＿＿A，加在R1、R2两端的电压之比U1：U2=＿＿＿＿＿；当R1、R2并联接在原电路中，通过R1、R2的电流之比I1：I2=＿＿＿＿＿，通过R1、R2的发热之比Q1：Q2=＿＿＿。
．阻值为100Ω的电炉接在电压为220V的电路中，则通过电炉丝的电流是＿＿＿A，电炉丝通电10s内产生的热量是＿＿＿＿J．
．一台电炉通电后，电炉丝热得发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220V，额定功率为1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为0.1Ω，电炉正常工作10min，通过导线的电流为＿＿A，导线上产生的热量是＿＿＿＿J。
．两个电阻A和B中的电流与两端电压的关系如图，则A的阻值是＿＿＿Ω。若将电阻A和B并联后接在电压为3V的电源两端，则总电流是＿＿＿A，两个电阻A、B产生的热量之比是＿＿＿。
．如图是电饭锅内部简化电路图，已知R0=55Ω，R1=1045Ω，当S接“1”时，电饭锅正常工作电路中电流是＿＿＿＿＿＿A；当S接“2”时，通电1min产生的热量是＿＿＿＿＿＿J．
．用如图所示的装置做“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验．（甲、乙是完全相同的密闭容器．闭合开关前，A、B两U形管内液面相平）
①由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的__________来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了__________的探究方法．
②通过对比观察，________（选填“甲”、“乙”）容器中导体的电阻产生的热量较多．由此可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越_______，导体产生的热量越多．
．把一个标有“10V 3W”的小灯泡和定值电阻R串联后接在电压为12V的电源上（如图所示），小灯泡恰能正常工作．通过计算回答：
（1）通过小灯泡的电流是多少？
（2）串联在电路中的定值电阻的阻值多大？
（3）该电路工作10s定值电阻产生的热量是多少？
．如图是一条电热毯电路的示意图，R0是电阻丝，R是串联在电路中的电阻，电热毯铭牌上标有“220V 40W”的字样（不考虑温度对电阻的影响）。问：
（1）使用电热毯处于低温档时，开关S处于什么状态？（不需要说明理由）
（2）电热毯在高温档工作时的电流是多少？
（3）当电热毯处于低温档时，电阻丝的电功率为12.1W，电阻R的阻值多大？
（4）在低温档工作20min，电阻丝产生的热量是多少？
．在如图所示的电路中，灯泡L标有“6V 6W”字样，电源电压及灯泡电阻均保持不变，滑动变阻器最大阻值为20Ω，定值电阻R0=10Ω．
（1）当S、S1都闭合，滑片P移动到最左端时，灯泡L正常发光．
求：①灯泡的额定电流和电源电压；②电流表的示数；
（2）当S闭合、S1断开，且滑片P移动到最右端．求：通电1min电路产生的总热量
课后反思：
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