九年级物理全册18.4焦耳定律学案设计新版新人教版
学习目标
1.知道电流的热效应。
2.理解焦耳定律的内容,会运用公式进行简单的计算。 3.知道电热的利用和防止的生活实例。
自主探究
1.电流通过导体时,导体发热,电能转化成 ,这种现象叫做电流的热效应。 2.电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成 ,跟导体的电阻成 ,跟通电时间成 ,这个规律叫做焦耳定律。
3.如果热量用Q表示,电流用I表示,电阻用R表示,时间用t表示,则焦耳定律的表达式为 。
合作探究
一、电流的热效应
实物展示:把一只取暖器接在电路中,引导学生观察现象,并感受其产生的热量,然后用手摸一下导线感受其是否发热。
生活举例:生活中像取暖器这样的用电器,通电以后会产生热量的用电器还有很多,你能列举一下吗?
答案点拨:电熨斗、电饭锅、电烙铁、电吹风机、电热水器等。
思考讨论:取暖器的电阻丝通过导线接到电路中,通过电阻丝和导线的电流相同,为什么电阻丝热得发红,而导线却几乎不发热呢?电流通过导体时产生的热的多少跟什么因素有关?
答案点拨:电阻丝与导线相比较,电阻丝的电阻大,导线的电阻可以忽略不计。电流通过导体时产生的热与导体的电阻有关。
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活动体验:
1.两个透明容器中密封着等量的空气,密闭容器中各有一段电阻丝,右边的电阻丝的电阻比较大。两电阻丝串联起来接到电源两端,通电一段时间后,比较U形管中液面高度的变化。
2.两个透明容器中密封着等量的空气,密闭容器中各有一段电阻丝,两电阻丝的电阻相同。右边的电阻丝与一个相同的电阻丝并联后再与左边的电阻丝串联起来接到电源两端,通电一段时间后,比较U形管中液面高度的变化。
方法指导:在实验中,将不易观察到的现象通过其他方式直观、形象地显示出来的方法,我们称之为转换法。
归纳总结:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,产生的热量 。在电阻相同、通电时间相同的情况下,电流越大,产生的热量 。
二、焦耳定律
自主学习:阅读课本P100“焦耳定律”的内容,学习有关的知识。
公式推导:电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能,等于电流所做的功W,即Q=W=UIt。
根据欧姆定律得,U=IR,
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联立可得,Q=IRt.
[例题]一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上,在5 min内共产生多少热量?
??36V
=0.6 A ??60Ω
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解:根据欧姆定律得,通过电阻丝的电流为I==根据焦耳定律可得,电流产生的热量为
Q=I2Rt=(0.6 A)2×60 Ω×5×60 s=6 480 J。
想想议议:额定电压相同的灯泡,额定功率越大,电阻越小,正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律,电阻越大,单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾,这是怎么回事?
答案点拨:比较额定电压相同的灯泡,在相同时间内产生的热量。由于通过灯泡的电流不同,无法直接根据焦耳定律Q=IRt判断。结合欧姆定律I=??,根据Q=??t可知,电阻越大的灯泡产生的热量越少。
三、电热的利用和防止
自主学习:阅读课本P101“电热的利用和防止”的内容,讨论回答下列问题。 1.电热对我们是有利还是有害的? 2.生活中我们是如何利用电热的?
3.有时电热会给我们造成什么危害?我们又是如何防止的呢? 答案点拨:
1.电热既有利又有害。
2.生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电熨斗、电饭锅、电热水器等都是利用电热的电器。
3.电热过多会烧坏用电器,产生很多安全隐患;电视机的后盖有很多孔,就是为了通风散热,使用时一定要把防尘布罩拿开。电脑里安装了微型风扇及时散热。
课堂检测
1.如图所示的各种用电器中,利用电流的热效应来工作的是( )
2
????2
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2.当电源电压一定时,为了使电炉的电热丝在相等的时间内发热量增加,可采取的措施是( )
A.增大电热丝的电阻
C.在电热丝上并联电阻
B.减小电热丝的电阻 D.在电热丝上串联电阻
3.下列事例中,能防止电热造成危害的是( ) A.收音机、电视机的机壳上开有许多小孔 B.高空飞行员所穿衣服里的电热保暖装置 C.用于烘干物体的电烘箱
D.大型爆破工程,常常用电热装置引爆炸药
4.张亮同学仔细观察家中的电视机、电风扇、白炽灯和节能灯四种电器,发现它们上面都标着“220 V 40 W”的字样,若它们都在额定电压下工作相同的时间,放出热量最多的是( )
A.电视机 B.电风扇 C.白炽灯 D.节能灯
5.陈师傅在检修一只1 000 W的电炉时,发现电炉丝断了一小截,他用一段较细一些但由同种材料制成的电炉丝将残缺部分补接至原长,这样再接入原电路中时,其实际发热功率将( )
A.小于1 000 W
B.等于1 000 W
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C.大于1 000 W D.无法判断
6.当温度下降到很低时,导体电阻会突然消失,称为超导现象,假如,白炽灯灯丝、电动机内线圈、电饭锅的发热板、电熨斗的发热电阻都是用超导材料制作的,则下列说法正确的是( )
A.灯仍发光
B.电动机运转且效率比原来更高 C.电饭锅仍能煮饭 D.电熨斗仍能熨衣服
7.关于电热和电热器有以下几种说法,正确的是( ) A.电热只有积极作用而无消极作用
B.电热器的电阻越大,电流通过它时产生的热量就越多 C.电炉、电烤箱、电吹风、电熨斗、电风扇等都是电热器 D.500 W的电热器连续正常工作2 h就消耗1 kW·h的电能
8.如图所示,是研究电流热效应的部分实验电路,甲电阻丝的阻值小于乙电阻丝的阻值。比较通电后两根电阻丝各自两端的电压U甲、U乙以及它们在相同时间内分别产生的热量Q甲、Q乙的大小,下面关系中正确的是( )
A.U甲=U乙,Q甲=Q乙 B.U甲 9.小明家新买了一个规格为800 W的电热水壶,他经过几次实验后发现,晚饭后烧开一壶水总比早晨烧开一壶水所用的时间长,你认为主要原因是( ) A.晚间大气压升高,水的沸点升高,需要的热量比早晨多 8
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