16.4-科学探究：电流的热效应.ppt

1、163 3、掌握焦耳定律的内容及其数学表达式。、掌握焦耳定律的内容及其数学表达式。4 4、了解电功与电热的关系。、了解电功与电热的关系。1、知道电流的热效应。、知道电流的热效应。2、通过实验探究，知道电流的热效应与哪、通过实验探究，知道电流的热效应与哪些因素有关。些因素有关。重点：重点：电流产生的热量与哪些因素有关的实验探究。电流产生的热量与哪些因素有关的实验探究。难点：焦耳定律在现实中的应用。难点：焦耳定律在现实中的应用。电油炸锅电油炸锅电饭煲电饭煲电熨斗电熨斗电取暖器电取暖器电烤箱电烤箱电热水器电热水器一、新课引入一、新课引入电烙铁电烙铁电热水壶电热水壶电热毯电热毯这些家用电器的共同特点：

2、这些家用电器的共同特点：电能转化为内能电能转化为内能1 1、电流的热效应电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的叫做电流的热效应。热效应。2 2、利用电流的热效应工作的电器叫做、利用电流的热效应工作的电器叫做电热器电热器。二、新课学习二、新课学习（一）电流的热效应（一）电流的热效应电流的热效电流的热效应与哪些因应与哪些因素有关？素有关？点亮的灯泡过一会儿点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为什么导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不是很电熨斗很热而导线并不是很热？说明什么？热？说明什么？（二）电流产生

3、的热量与哪些因素有关（二）电流产生的热量与哪些因素有关1、可能与、可能与电阻电阻有关有关电阻越大，电流热效应越大电阻越大，电流热效应越大2、可能与、可能与电流电流有关有关电流越大，电流热效应越大电流越大，电流热效应越大通电时间越长，电流热效应越大通电时间越长，电流热效应越大3、可能与、可能与通电时间通电时间有关有关控制电流控制电流I I、时间、时间t t相同相同:研究电阻研究电阻R R变化变化 对热量对热量Q Q的影响的影响控制电阻控制电阻R R、时间、时间t t相同相同:研究电流研究电流I I变化变化对热量对热量Q Q的影响的影响控制电阻控制电阻R R、电流、电流I I相同相同:研究时间研究

4、时间t t变化变化对热量对热量Q Q的影响的影响控控制制变变量量法法实验探究用什么物理方法？实验探究用什么物理方法？电流通过导体产热电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？也摸不着，如何测量呢？既看不见既看不见也摸不着也摸不着的科学量的科学量既看得见既看得见也能测量也能测量的科学量的科学量转化转化转化转化让电流产生的热让电流产生的热量量被液体吸收被液体吸收，通过通过观察液体的观察液体的温度（温度（观察温度观察温度计示数的变化计示数的变化）来测量。来测量。转换法转换法1 1、控制电阻、控制电阻R R、电流、电流I I相同相同:研究通电时间研究通电时

5、间t t变化变化 对电热对电热Q Q的影响的影响结论：对结论：对同一电阻丝同一电阻丝，在，在电流大小不变电流大小不变的情况下，的情况下，通电时间越长通电时间越长，煤油的温度越，煤油的温度越_，表明电流产，表明电流产生的热量越生的热量越_。每隔一分钟记录一每隔一分钟记录一下下温度计的示数温度计的示数高高多多2 2、控制电阻、控制电阻R R、时间、时间t t相同相同:研究电流研究电流I I变化变化对电对电热热Q Q的影响的影响结论：对结论：对同一电阻丝同一电阻丝，在，在通电时间相同通电时间相同的情况的情况下，下，通电电流越大通电电流越大，煤油的温度越，煤油的温度越_，表，表明电流越大，电流产生的热

6、量越明电流越大，电流产生的热量越_。相同时间内通过相同时间内通过R R的电流的电流为，为，移动滑动变阻器的滑片移动滑动变阻器的滑片,使通过使通过R R的电流为的电流为0.50.5。比。比较较R R两次产生热量的多少两次产生热量的多少高高多多3 3、控制电流、控制电流I I、时间、时间t t相同相同:研究电阻研究电阻R R变化变化对电对电热热Q Q的影响的影响结论：在结论：在通电电流大小不变通电电流大小不变，通电，通电时间相同时间相同的的情况下，情况下，电阻越大电阻越大，煤油的温度越，煤油的温度越_，表，表明电阻越大，电流产生的热量越明电阻越大，电流产生的热量越_。电阻丝电阻丝R1和和R2的的阻

7、阻值不同值不同，保证煤油保证煤油初始温度初始温度相同相同，质量相等质量相等高高多多电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律焦耳定律(t)t)总结论总结论焦耳（焦耳（1818181818891889），），英国物理学家。英国物理学家。18181818年年 1212月月2424日生于曼彻斯特日生于曼彻斯特附近的索尔福德，附近的索尔福德，18891889年年1010月月1111日卒于塞尔。日卒于塞尔。焦耳定律的发现者焦耳定律的发现者对公式的对公式的Q=I2Rt理解理解Q

8、：热量：热量 单位：单位：JI：电流：电流 单位：单位：AR：电阻：电阻 单位：单位：t:通电时间通电时间 单位：单位：s焦耳定律的理论推导焦耳定律的理论推导电流通过纯电阻导体时所做电功电流通过纯电阻导体时所做电功W=UItW=UIt电流通过纯电阻导体时所做电电流通过纯电阻导体时所做电功全部转化为电热功全部转化为电热Q=W=UItQ=W=UIt对于纯电阻导体对于纯电阻导体U=IRU=IRQ=W=UItQ=W=UIt=I=I2 2Rt=Rt=Q=PtU2tR请同学们阅读课本请同学们阅读课本P P130130图图16-1416-14及及P P131131图图16161616，了，了解实验装置及装置

9、中用的器材，看一看你对该装置解实验装置及装置中用的器材，看一看你对该装置有什么质疑可以提出来。有什么质疑可以提出来。1.为什么实验中要用煤油？用水不行吗？为什么实验中要用煤油？用水不行吗？因为煤油的比热容比水小，所以，等质量的煤油在因为煤油的比热容比水小，所以，等质量的煤油在吸收相同的热量时，煤油的温度升高的比较快。吸收相同的热量时，煤油的温度升高的比较快。2.为什么是等量的煤油，不等量行吗？为什么是等量的煤油，不等量行吗？只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度来讨论只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度来讨论电流产生的热量。电流产生的热量。【实验方法】【实验方法】“试一试试一试”：实例分

10、析：实例分析实例实例1 1：电褥子长时间通电容易起火，你能电褥子长时间通电容易起火，你能 解释么？解释么？实例实例2 2：电路短路会起火，你能解释么？电路短路会起火，你能解释么？实例实例3 3：拨打手机时间长了，手上有什么感拨打手机时间长了，手上有什么感 觉？怎么办？觉？怎么办？实例实例4 4：两个灯泡，亮度大的产生的热量一两个灯泡，亮度大的产生的热量一 定更多么？定更多么？v导线上的热损耗应尽量减少。导线上的热损耗应尽量减少。v家用导线一般用电阻率很小的铜导线。家用导线一般用电阻率很小的铜导线。v高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。来

11、减少热损耗。v预计未来导线可用超导体从而避免电流在导线预计未来导线可用超导体从而避免电流在导线上的热损耗。上的热损耗。无用的电流热效应应尽量减少无用的电流热效应应尽量减少问题问题1 1、灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么发烫，电线的发热却觉察不出来。这是为什么?灯泡的电阻比电线的灯泡的电阻比电线的大得多，产生的热量大得多，产生的热量更多。更多。问题问题2 2、假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线、假如在照明电路中接入大功

12、率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？灾。这又是为什么？大功率用电器的电大功率用电器的电流过大，引起导线流过大，引起导线发热过多。发热过多。问题问题3 3、电路中负荷过大有什么危险？为什么？、电路中负荷过大有什么危险？为什么？电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按电路中负荷过大时，使电路中电流增大，按Q=IQ=I2 2RtRt计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。计算，容易引起线路发热，甚至烧毁线路。2.2.电热器的发热体：电热器的发热体：3.3.电热器的优点：电热器的优点：电热饮水机电热饮水机 电熨斗电熨斗 电

13、烙铁电烙铁 电烤箱电烤箱 电热孵化器电热孵化器 电热水器电热水器电阻电阻大大、熔点熔点高的电阻丝高的电阻丝。清洁、无污染、热效率高、清洁、无污染、热效率高、使用方便。使用方便。1.1.电热器：电热器：利用电流的热效应利用电流的热效应来工作的设备。来工作的设备。点点击击图图片片观观看看课课件件防止方法：防止方法：散热窗、散热片、散热风扇、通风等。散热窗、散热片、散热风扇、通风等。结束1 1、电流的热效应：、电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象。电流通过导体时电能转化为内能的现象。2 2、电热器：、电热器：利用电流的热效应工作的用电器。利用电流的热效应工作的用电器。3 3、焦耳定律：、

14、焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流通过导体产生的热量跟电流的二次方电流的二次方成正比，成正比，跟跟导体的电阻导体的电阻成正比，跟成正比，跟通电时间通电时间成正比。成正比。公式：公式：Q=IQ=I2 2RtRt。4、已知：、已知：Q=4800J，R=20，t=1min=60s 求：（求：（1）I；（；（2）Q2 解：（解：（1）由）由Q=I2Rt可得可得 I2=4A2 I=2A（2）I2=4A时时Q2=I22Rt=（2A）22060s =19200J答：（答：（1）通过它的电流为）通过它的电流为2A；（2）当通过它的电流增大）当通过它的电流增大1倍时，在相同的时间内产倍时，在相同的时间内产生

15、的热量是生的热量是19200J。QRt4800J2060s课堂练习课堂练习1、电流通过电饭煲，是将、电流通过电饭煲，是将_能转化为能转化为_能；能；电流通过电视机时，时间长了，电视机壳会发热，这种电流通过电视机时，时间长了，电视机壳会发热，这种电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫做电流的电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫做电流的_。2、在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，我、在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，我们应用了一种研究物理问题的方法们应用了一种研究物理问题的方法_。经过探究得出，电流产生的热量跟。经过探究得出，电流产生的热量跟_、_和和_有关。有关。3、电流通过

16、导体时产生的热量，与电流的二次方成、电流通过导体时产生的热量，与电流的二次方成_，与导体的电阻成，与导体的电阻成_，与通电时间成，与通电时间成_，这就是这就是_，表达式是，表达式是_。电电内内热效应热效应控制变量法控制变量法电流电流电阻电阻通电时间通电时间正比正比正比正比正比正比焦耳定律焦耳定律Q=I2Rt4、两电热器的电阻之比为、两电热器的电阻之比为2:1，把它们串联后，把它们串联后接入电路中，在相同时间内，它们产生的热量接入电路中，在相同时间内，它们产生的热量之比为之比为_；若将这两个电阻并联在电路；若将这两个电阻并联在电路中，在相同时间内，它们产生的热量之比为中，在相同时间内，它们产生的

17、热量之比为_。5、两条电阻丝串联在电路中，在相同的时间内、两条电阻丝串联在电路中，在相同的时间内产生的热量较多的是（产生的热量较多的是（）A、通过电流较大的电阻丝、通过电流较大的电阻丝B、两端电压较小的电阻丝、两端电压较小的电阻丝C、两端电压较大的电阻丝、两端电压较大的电阻丝D、电阻较小的电阻丝、电阻较小的电阻丝2:1 1:2C6、电流的热效应是普遍存在的现象，如果电流的、电流的热效应是普遍存在的现象，如果电流的热效应消失，以下现象中不可能出现的是（热效应消失，以下现象中不可能出现的是（）A、我们将无法用电炉子取暖、我们将无法用电炉子取暖B、电视机后面不用安装散热器、电视机后面不用安装散热器C

18、、电能在传输过程中不会有能量损失、电能在传输过程中不会有能量损失D、联欢会时用白炽灯装点教室、联欢会时用白炽灯装点教室D7、用如图所示的实验装置探究、用如图所示的实验装置探究“电流通过电流通过导体产生的热量与电阻的关系导体产生的热量与电阻的关系”。（1）实验中通过观察）实验中通过观察_来比较电来比较电流产生的热量的多少。流产生的热量的多少。（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入的多少，甲、乙两瓶中要装入_、_的同种液体。的同种液体。（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能）为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能

19、_。（4）实验结论是）实验结论是_。（5）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与生的热量与_的关系。的关系。两支温度计的示数两支温度计的示数质量相同质量相同 初温相同初温相同相同相同在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多在电流、通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多电流大小电流大小1 1、一个、一个2020的电阻，通过的电阻，通过0.5A0.5A的电流的电流2min2min，电阻上，电阻上消耗的电能是消耗的电能是_,_,释放热量为释放热量为_。2 2、一个电阻通过、一个电阻通过0.2A0.2A的电流的电流5min5min，电阻上

20、产生的热，电阻上产生的热量为量为600J600J，这个电阻的阻值是，这个电阻的阻值是_ _。3 3、一个、一个200200的电阻通电的电阻通电2min2min，电阻上消耗的电能是，电阻上消耗的电能是4.54.510104 4J,J,则通过电阻的电流是则通过电阻的电流是_。600J600J600J600J50501.37A1.37A焦耳定律专项练习焦耳定律专项练习5 5、两个电热器的电阻之比为、两个电热器的电阻之比为4 43 3，通过相同的电，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为流，在相等的时间里产生的热量之比为_；若两；若两个电热器的电阻相同，通过的电流之比为个电热器的电阻相同，通过

21、的电流之比为1 13 3，在，在相等的时间里产生的热量之比为相等的时间里产生的热量之比为_。4 43 31 19 94 4、一个、一个4040的电阻，通过的电阻，通过0.3A0.3A的电流，则通电的电流，则通电_min_min释放热量为释放热量为2160J2160J。10106 6、当、当0.2A0.2A的电流通过一金属线时产生的热量为的电流通过一金属线时产生的热量为Q Q1 1，若使，若使通过的电流增加到通过的电流增加到0.4A0.4A时，在相同的时间内产生的热量时，在相同的时间内产生的热量为为Q Q2 2，那么，那么Q Q2 2是是Q Q1 1的的()A.2A.2倍倍 B.4B.4倍倍 C.0.25C.0.25倍倍 D.0.5D.0.5倍倍B B只要不放弃努力和追求，小草也有点缀春天的价值。电流热效应的利用电流热效应的利用v制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）v制白炽灯制白炽灯v制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）