16.4科学探究：电流的热效应（课件）2024-2025-沪科版物理九年级全一册.pptx

1、第四节第四节 科学探究：电流的热效应科学探究：电流的热效应第十六章第十六章 电流电流做功与电功率做功与电功率知识点知识点实验探究：电流通过导体时产生热量实验探究：电流通过导体时产生热量知知1 1讲讲11.电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫电流的热效电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫电流的热效应应，如，如电流通过电炉丝时，电炉丝发光发热，电饭锅通电流通过电炉丝时，电炉丝发光发热，电饭锅通电时电时发热把发热把饭煮熟。饭煮熟。2.问题问题:用电器通电时产生的热量是多少，能否定量计算？用电器通电时产生的热量是多少，能否定量计算？猜想猜想:可能与电流的大小、电阻、通电时间有关。可能与电流的大小、

2、电阻、通电时间有关。知知1 1讲讲证据证据:(1)设计设计实验实验 取两个阻值不同的电阻丝，放入质量相等的煤油中，取两个阻值不同的电阻丝，放入质量相等的煤油中，然然后串联后串联起来，可以探究电流产生的热量与电阻的关系。起来，可以探究电流产生的热量与电阻的关系。只取一个电阻丝，改变通过的电流，保持通电时间相等只取一个电阻丝，改变通过的电流，保持通电时间相等，可以可以探究电流产生的热量与电流的关系。探究电流产生的热量与电流的关系。保持电阻和电流不变，改变通电时间，可以探究电流保持电阻和电流不变，改变通电时间，可以探究电流产产生的生的热量与通电时间的关系。热量与通电时间的关系。知知1 1讲讲(2)进

3、行进行实验实验知知1 1讲讲实验思考实验思考 实验中液体为什么采用煤油，而不选用水？实验中液体为什么采用煤油，而不选用水？实验点拨实验点拨采用煤油而不采用煤油而不用水是用水是因为煤油的比热容因为煤油的比热容较小较小，在吸收相同，在吸收相同热量时热量时，煤油，煤油的温度变化大，的温度变化大，易于易于观察。观察。知知1 1讲讲(3)实验实验步骤步骤 在两个相同的烧瓶中装入质量相等、初温相同的煤油，在两个相同的烧瓶中装入质量相等、初温相同的煤油，瓶中瓶中接入两根电阻丝，且让其电阻值接入两根电阻丝，且让其电阻值R 甲甲R 乙乙，然后在，然后在瓶瓶中分别中分别插入一支温度计。插入一支温度计。如如图图1

4、所示，让两电阻丝串联所示，让两电阻丝串联，检查检查电路连接无误后，接通电路连接无误后，接通电电路路一段时间，记录两瓶中一段时间，记录两瓶中煤油煤油的的温度值变化。温度值变化。知知1 1讲讲 在两瓶中的煤油温度降到初温后，只把甲瓶接入电路，在两瓶中的煤油温度降到初温后，只把甲瓶接入电路，调节调节滑动变阻器的滑片，增大电路中的电流，重做上述滑动变阻器的滑片，增大电路中的电流，重做上述实验实验，通电，通电时间与上次相同。时间与上次相同。保持电路中的电流大小不变，再延长甲瓶电阻丝的通电保持电路中的电流大小不变，再延长甲瓶电阻丝的通电时间时间，记录温度的变化情况。，记录温度的变化情况。知知1 1讲讲(4

5、)论证论证：在电流及通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻在电流及通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生产生的热量越多。的热量越多。在电阻及通电时间相同的情况下，通过电阻的电流在电阻及通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大越大，这个电阻产生的热量越多。这个电阻产生的热量越多。在电阻及电流相同的情况下，通电时间越长，电阻产生在电阻及电流相同的情况下，通电时间越长，电阻产生的热量的热量就越多。就越多。知知1 1讲讲深度理解深度理解电流的热效应的电流的热效应的实质实质是电能转化为内能是电能转化为内能，但是，但是不同的不同的用电器用电器电能转化电能转化的情况不同。的情况不同。(1)纯纯电阻电

6、阻电路电路(2)非纯电阻电路非纯电阻电路方法点拨方法点拨在烧瓶中装入等在烧瓶中装入等质量质量的煤油，在该实验的煤油，在该实验中的中的设计意图：设计意图：在不计热量损失在不计热量损失的情况的情况下，电流通过电阻下，电流通过电阻丝产生丝产生的热的热量全部被量全部被煤油吸收煤油吸收，由，由Q=cmt 可知可知，在，在c、m 一定的情一定的情况下况下，可以，可以通过通过t(温度计的示温度计的示数数变化变化)来来间接间接反映电流反映电流产产生热量的多少。生热量的多少。知知1 1讲讲知知1 1练练例 1中考中考兰州兰州 在探究在探究“电流通过导体产生热量的多少电流通过导体产生热量的多少与与哪些哪些因素有关

7、因素有关”的实验中，采用了如图的实验中，采用了如图2 所示电路。所示电路。知知1 1练练解题秘方解题秘方：本题探究影响电流通过导体时产生热量本题探究影响电流通过导体时产生热量的因素。的因素。知知1 1练练(1)为了为了在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应在短时间内达到明显的实验效果，两烧瓶中应装入装入质量质量和初温都相同的和初温都相同的 _(填填“水水”或或“煤油煤油”)，实验中通过观察实验中通过观察 _来来比较电流比较电流通过导体产生热量的多少。通过导体产生热量的多少。煤油煤油两两支温度计的示数变化支温度计的示数变化知知1 1练练解析解析：由：由Q吸吸=cmt 可知：相同质量的水和煤油，

8、可知：相同质量的水和煤油，吸吸收收相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高得相同的热量时，由于水的比热容大，温度升高得少，少，温度计的温度计的示数变化不明显，故为了实验效果明示数变化不明显，故为了实验效果明显，应选用质量和显，应选用质量和初温都初温都相同的煤油；实验中通过相同的煤油；实验中通过观察两支温度计的示数变化来观察两支温度计的示数变化来比较比较电流产生热量的电流产生热量的多少，这里用到了转换法。多少，这里用到了转换法。知知1 1练练(2)如如图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，可以图甲所示，两烧瓶中装有阻值不同的电热丝，可以探探究究电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量与与_

9、的的关系关系。电阻电阻知知1 1练练解析解析：如图甲所示，两电热丝串联，通过两电热丝：如图甲所示，两电热丝串联，通过两电热丝的电流的电流和通电和通电时间相同，阻值不同，可以探究电流时间相同，阻值不同，可以探究电流通过导体产生的通过导体产生的热量与热量与电阻的关系。电阻的关系。知知1 1练练(3)如如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，闭合闭合开开关，调节滑动变阻器的滑片关，调节滑动变阻器的滑片，使使两电流表示两电流表示数数_(填填“相同相同”或或“不同不同”)，可，可以以探究电流通过导体产生探究电流通过导体产生的的热量与热量与_的的关系。关系。不同不

10、同电流电流知知1 1练练解析解析：如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热：如图乙所示，两烧瓶中装有阻值相同的电热丝，丝，闭合开关闭合开关，控制电阻和通电时间相同，通过调，控制电阻和通电时间相同，通过调节滑动变阻器节滑动变阻器改变电路改变电路中的电流，观察烧瓶中温度中的电流，观察烧瓶中温度计的示数变化，可以探究计的示数变化，可以探究电流电流通过导体产生的热量通过导体产生的热量与电流的关系。与电流的关系。知知1 1练练实验改进点拨实验改进点拨“探究电流通过探究电流通过导体导体产生热量的多少跟产生热量的多少跟什么什么因素有因素有关关”也可以也可以采用如下采用如下的设计方式的设计方式：将将四段电阻丝四

11、段电阻丝a、b、c、d 分别密封在分别密封在完全相同完全相同的容器内，的容器内，容器容器内封存内封存一定量的空气，一定量的空气，其中其中图图3 乙中另取乙中另取5 电阻电阻在在容器外与容器容器外与容器内电阻内电阻并联。并联。知知1 1练练这种设计的优点：这种设计的优点：(1)容器容器内封存一定量内封存一定量的空气的空气，空气受热时，空气受热时容易膨胀容易膨胀，导，导致容器内的致容器内的气压气压增大，使增大，使U 形管形管两侧液面两侧液面存在高度差，存在高度差，便于实验便于实验观察；即电流观察；即电流通过电阻通过电阻产生热量的多少产生热量的多少是通是通过过观察观察U 形管中形管中液面液面的高度差

12、来体现的。的高度差来体现的。(2)图图3甲甲，两个容器中，两个容器中的电阻的电阻丝串联，通过两丝串联，通过两电阻电阻丝的电丝的电流和通电流和通电时间时间相同，但阻值不同相同，但阻值不同，所以，所以方便探究电流方便探究电流产生的产生的热量与电阻大小的热量与电阻大小的关系关系。知知2 2讲讲知识点知识点焦耳定律焦耳定律2英国物理学家焦耳做了大量实验，于英国物理学家焦耳做了大量实验，于18 4 0 年最先精年最先精确地确地确定确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和时间了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系：的关系：电流电流通过导体产生的热量，跟电流的二次方成正通过导体产生的热量，跟电流

13、的二次方成正比，跟导体的比，跟导体的电阻电阻成正比，跟通电时间成正比。这一规律成正比，跟通电时间成正比。这一规律被称为焦耳定律。被称为焦耳定律。知知2 2讲讲(1)如果用如果用Q 表示电流通过导体产生的热量，表示电流通过导体产生的热量，I 表示导体中表示导体中的电流，的电流，R 表示导体的电阻，表示导体的电阻，t 表示通电时间。焦耳定表示通电时间。焦耳定律可以用公式表示为律可以用公式表示为Q=I2 Rt。(2)单位：单位：IA；R；t s；QJ。(3)适用范围适用范围：任何电阻不为零的用电器，都可以用：任何电阻不为零的用电器，都可以用焦耳定焦耳定律计算律计算它产生的电热它产生的电热。知知2 2

14、讲讲知知2 2讲讲深度理解深度理解理解焦耳定律：理解焦耳定律：(1)焦耳定律焦耳定律是由实验是由实验总结总结出来的，只要有出来的，只要有电流电流通过导通过导体，就体，就可以用可以用它来计算所产生它来计算所产生的热量的热量。(2)公式公式中的各物理量中的各物理量都是都是对同一段电路或对同一段电路或同一同一导体而导体而言的。言的。知知2 2讲讲知识点拨知识点拨电动机电动机(非纯电阻非纯电阻)物理量物理量电能电能(电功电功)电热电热机械能机械能计算公式计算公式W电电=UItQ=I2RtW 机机=W 电电Q=UItI2Rt快慢程度快慢程度P 电电=UIP热热=I2RP 机机=P 电电P 热热=UII2

15、R关系关系W 电电Q，P 电电P 热热知知2 2练练中考中考广安广安 如图如图4 所示，电源电所示，电源电压保持不变，滑动压保持不变，滑动变阻器变阻器R 的最的最大阻值为大阻值为40，小灯泡，小灯泡L 标有标有“5 V 2.5 W”的字样的字样，将，将滑片移滑片移到最右端，闭合开关到最右端，闭合开关S，电流表，电流表示数为示数为0.3 A，忽略，忽略温度对温度对灯丝灯丝电阻的影响。求：电阻的影响。求：例2知知2 2练练(1)灯泡灯泡正常发光时的电阻正常发光时的电阻；知知2 2练练(2)电源电压；电源电压；解解：由：由电路图可知，滑动变阻器电路图可知，滑动变阻器R与与小灯泡小灯泡L 串联，串联，

16、电电压表压表测测R 两端的电压，电流表测电路中的电流，将滑片两端的电压，电流表测电路中的电流，将滑片移到最移到最右端右端时，滑动变阻器接入电路的电阻时，滑动变阻器接入电路的电阻R=40，由，由串联电路的串联电路的电阻特点电阻特点可知，此时电路中的总可知，此时电路中的总电阻电阻R总总=RRL=4 0 10=50，由，由欧姆定律可知，电欧姆定律可知，电源电压源电压U=IR 总总=0.3 A50=15 V。知知2 2练练(3)将将滑片移到某位置，电压表示数为滑片移到某位置，电压表示数为10 V，滑动变阻器，滑动变阻器电电阻阻丝丝1 min 内产生的热量。内产生的热量。知知2 2练练1.中考中考金昌金

17、昌 如如图所图所示，电源电压为示，电源电压为9 V且且保持不变。闭保持不变。闭合合开关开关S 后，后，电流表电流表A1 的的示数示数为为0.4 A，电阻电阻R2=15。知知2 2练练求：求：(1)电流表电流表A2 的示数的示数；知知2 2练练(2)1 min 内，内，电阻电阻R2 上产生的热量。上产生的热量。解：解：1 min内，电阻内，电阻R2上产生的热量上产生的热量Q2I22R2t(0.6 A)215 160 s324 J。知知3 3讲讲知识点知识点电热的利用与防止电热的利用与防止31.利用利用 电热器是利用电热的设备，其主要组成部分是发热电热器是利用电热的设备，其主要组成部分是发热体体，

18、凡是，凡是需要利用电流热效应来加热升温的用电器都属需要利用电流热效应来加热升温的用电器都属于电热于电热的利用的利用，如电饭锅、电炉、电熨斗、电取暖器、，如电饭锅、电炉、电熨斗、电取暖器、电热水器等电热水器等都是利用都是利用电热工作的用电器电热工作的用电器。制作制作发热体的电阻丝要求必须电阻大，同时为了使电阻发热体的电阻丝要求必须电阻大，同时为了使电阻丝丝在很在很高的温度下不会熔化，应选择熔点高的材料。高的温度下不会熔化，应选择熔点高的材料。2.电热的防止电热的防止 很多情况下电热是一种浪费甚至很多情况下电热是一种浪费甚至造成危害造成危害，如果如果产生的热量过多，会使用电器温度过高，导致绝缘产生

19、的热量过多，会使用电器温度过高，导致绝缘体体材料老化材料老化，甚至烧坏。所以，在利用电热的同时，也，甚至烧坏。所以，在利用电热的同时，也要对电热要对电热加以防止加以防止。防止的方法：防止的方法：(1)减少减少产生的热量，如缩短用电的时间。产生的热量，如缩短用电的时间。(2)及时及时散热，如电视机的散热孔、电动机外壳上的翼状散散热，如电视机的散热孔、电动机外壳上的翼状散热片。热片。知知3 3讲讲知知3 3讲讲技巧点拨技巧点拨熟悉各种常见用熟悉各种常见用电器电器的作用，依据使用的作用，依据使用目的目的分析用电分析用电器工作时器工作时的能量的能量转化，进而判断转化，进而判断该用该用电器是利用电热电器

20、是利用电热还是还是防止防止电热可能带来的电热可能带来的危害危害。知知3 3练练下列现象或装置，利用了电流热效应的下列现象或装置，利用了电流热效应的是是()电视机后盖有许多电视机后盖有许多小孔小孔电动机外壳上装散热片电动机外壳上装散热片长期不用的电视机隔一段时间通电一次去潮湿长期不用的电视机隔一段时间通电一次去潮湿白炽灯白炽灯电脑机箱里装有小风扇电脑机箱里装有小风扇电暖手宝电暖手宝A.B.C.D.例 3知知3 3练练解题秘方解题秘方：电流电流通过导体时产生电热，对我们有利通过导体时产生电热，对我们有利的我们的我们可以可以利用，相反，对我们有害的需要防止，利用，相反，对我们有害的需要防止，尽量防止

21、其产生，尽量防止其产生，如果不能如果不能避免，则想办法散热，避免，则想办法散热，以降低危害。以降低危害。知知3 3练练解析解析：电视机后盖有许多小孔是为了把各电器元电视机后盖有许多小孔是为了把各电器元件件产生产生的热量及时散失掉，故不符合题意；电的热量及时散失掉，故不符合题意；电流通过流通过电动机产生电动机产生的热量是有害的，电动机外壳上的热量是有害的，电动机外壳上装有散热片可以装有散热片可以用来散热用来散热，故，故 不符合题意；不符合题意；家家电长时间停用，隔一段时间应通电一次利用电热防电长时间停用，隔一段时间应通电一次利用电热防止家电受潮、再次使用时被损坏，故止家电受潮、再次使用时被损坏，

22、故符合符合题意题意；知知3 3练练白炽灯通电后发热发光，是利用电流的白炽灯通电后发热发光，是利用电流的热效应工热效应工作作的，故的，故 符合题意；符合题意；过多的热量会影响计算机过多的热量会影响计算机的的正常工作正常工作，机箱内有风扇，是为了散失热量，故，机箱内有风扇，是为了散失热量，故 不符合题意不符合题意；电暖手宝将电能转化为内能，是电暖手宝将电能转化为内能，是利用电流的热效应工作的利用电流的热效应工作的，故，故符合题意。符合题意。答案：答案：C知知3 3练练2.电流的热效应在电流的热效应在生产生产和生活中被广泛和生活中被广泛应用应用，但有时它也但有时它也会会给我们给我们带来危害。带来危害

23、。下列事例下列事例中属于防止中属于防止电热危害电热危害的的是是()A.用电熨斗熨衣服用电熨斗熨衣服B.孵化家禽的电热孵化家禽的电热孵化器孵化器C.输电线常采用输电线常采用铜线或铜线或铝线作为芯线铝线作为芯线D.家电长时间停用家电长时间停用，隔，隔一段时间应一段时间应通电一通电一次次C知知3 3练练中考中考广西广西小明家连接插线板的导线折断后，他把小明家连接插线板的导线折断后，他把两两根导线根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要易发热，其主要原因原因是连接是连接处处()A.电阻变小电阻变小B.电流比别处电流小电流比别处电流小C.电阻变大电阻变

24、大D.电流比别处电流大电流比别处电流大例4知知3 3练练解析：解析：在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处该处的电阻的电阻较大，导线连接处与导线串联在电路中，较大，导线连接处与导线串联在电路中，通过的电流相等通过的电流相等、通电、通电时间相等，由时间相等，由Q=I2 Rt 可知，可知，连接处产生的热量较多，连接处产生的热量较多，往往比往往比别处更容易发热，别处更容易发热，加速导线老化，甚至引起火灾。加速导线老化，甚至引起火灾。答案：答案：C知知3 3练练3.如图所示，如图所示，给给电炉电炉通电后，通电后，电炉丝电炉丝热得热得发红，发红，而用手而用手触摸与触摸与之连接的导线却之连接的导线却不觉得不觉得烫手，烫手，这是这是因为因为()A.电流通过导线时电流通过导线时没有没有产生热效应产生热效应B.通过电炉丝的通过电炉丝的电流比电流比通过导线的通过导线的电流大电流大得多得多C.电炉丝的电阻比电炉丝的电阻比导线导线的电阻小得多的电阻小得多D.电炉丝消耗的电炉丝消耗的电功率电功率比导线消耗的比导线消耗的电功率电功率大得多大得多D科学探究：电流科学探究：电流的热效应的热效应电热电热电热的有电热的有焦耳定焦耳定律关律关因素因素探究探究焦耳焦耳定律定律电热的应电热的应用与防护用与防护电动机电动机的效率的效率