15.4第1课时 电流的热效应(要点讲解+当堂检测+答案)

沪粤版物理九年级上册同步学案
第十五章　电能与电功率
15.4　探究焦耳定律
第1课时　电流的热效应
要 点 讲 解
要点一　电流的热效应
1. 概念：电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。
2. 实质：电能向内能的转化，电流通过任何导体都会产生热量，但对于不同的电热器，在消耗相同电能的情况下，电能转化为内能的多少是不同的，如电热水壶等电热器，主要作用就是将电能转化为内能，可以近似地认为电能全部转化为内能。
要点二　探究通电导体放出的热量与哪些因素有关
1. 实验方法
(1)转换法：根据煤油在玻璃管里上升的高度或温度计的示数来判断电流通过电阻丝产生电热的多少。
(2)控制变量法：采用两阻值不同的电阻丝串联控制电流相等，探究电热与电阻的关系；采用同一电阻，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电流，探究电热与电流的关系。
2. 实验结论：(1)当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，导体产生的热量越多；(2)当电阻和通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多；(3)当电阻和通过导体的电流一定时，通电时间越长，导体产生的热量越多。
经典例题　小明利用如图所示的实验装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。甲、乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小。
(1)实验中煤油吸热的多少是通过________(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。
(2)为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热容________(选填“大于”或“小于”)水的比热容。
(3)通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高得快，由此得出的实验结论是_______________。
(4)该实验中用到的研究物理问题的方法是____________________________________________。
解析：(1)两段电阻丝产生热量的多少是通过温度计示数的变化反映出来的。(2)由Q＝cmΔt可知：相同质量的水和煤油吸收相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高的度数少，温度计的示数变化不明显。(3)综合实验过程，使用相同质量与初温都相同的煤油，在电流和通电时间相同的前提下，乙瓶中的温度计示数升高得快，说明乙瓶中的煤油吸收的热量多，即乙瓶中的镍铬合金丝产生的热量多，所以可得出的结论：在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大产生的热量越多。(4)为保证通过两个电阻丝的电流总是相等，电阻丝串联；同时保证了它们的通电时间也相等，导体中产生的热量就只与电阻有关了，为此采用控制变量法；煤油吸热的多少是通过温度计示数的变化来反映的，这是采取的转换法。
答案：(1)温度计示数　(2)小于　(3)在电流和通电时间相同时，导体的电阻越大产生的热量越多　(4)控制变量法(或转换法，填对一个即可)
点拨：实验时，在两个锥形瓶中要装入质量相等的煤油。根据吸热公式Q＝cmΔt可知，同种物质质量相等时，吸收的热量越多，温度升高得越多，故可用温度计的示数来判断电流通过电阻丝产生热量的多少。
当 堂 检 测
1. 电流的热效应在科研、生产、生活中被广泛应用。如图所示是我们常见的家用电器，其中主要利用电流的热效应工作的是(　　)
A. 电视机 B. 电饭锅 C. 电冰箱 D. 电风扇
2. 小明家的电热毯内的电阻丝断了，他爸爸把断了的电阻丝搭在一起，电热毯仍能使用，但不久又会在搭接处烧断。搭接处烧断的原因(　　)
A. 电阻丝上搭接处电阻较小，造成局部过热
B. 电阻丝上搭接处电阻较大，造成局部过热
C. 电阻丝上搭接处电流比其他处电流小，造成局部过热
D. 电阻丝上搭接处电流比其他处电流大，造成局部过热
3. 如图是探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验装置。烧瓶内装有质量和初温完全相同的煤油，瓶中铜丝和镍铬合金丝的长度、横截面积相同。下列说法正确的是(　　)
甲 乙
A. 在图甲中，探究的是电流产生的热量与电阻的关系
B. 在图乙中，探究的是电流产生的热量与电阻的关系
C. 在图甲中，闭合开关一段时间后，A瓶中温度计的示数更高
D. 图乙只能用来探究电流产生的热量与电流大小的关系
4. 春节前，某市市区进行了供电线路改造，改造的内容是把部分导线换成更粗的。在同样条件下，与改造前比较，导线的电阻 (选填“变大”“不变”或“变小”)；电流在导线上产生的热量变 (选填“多”或“少”)。
5. 如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置图。A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝是铜丝，电阻较小；烧瓶B内的金属丝是镍铬合金丝，电阻较大。实验中应使两瓶中盛装的煤油的质量 (选填“相等”或“不相等”)。当开关闭合后， (选填“A”或“B”)瓶中温度计示数上升较快。
6. 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”。

甲 乙 丙
(1)在小华设计的图甲实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的；在小玲设计的图乙实验中，电流产生的热量多少是通过 体现出来的。
(2)在小玲设计的图乙实验中，将R1和R2串联接入电路中，这是为了保证 相同。
(3)在小强设计的图丙实验中，小强在烧瓶中装的是煤油，他不选择在烧瓶中装满更容易获得的水的原因是 。
(4)在小华进行的图甲实验中，发现与装有 的可乐瓶相连的液柱升高得快。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。
当堂检测参考答案
1. B 2. B 3. A
4. 变小 少
5. 相等 B
6. (1)液柱上升的高度 气球鼓起的程度 (2)电流 (3)煤油不导电，且煤油的比热容小，相同条件下，温度升高较快，效果较好且能节省实验时间 (4)镍铬合金丝 大