九年级物理第十五章第四节《探究焦耳定律》导学案.docx

15.4探究焦耳定律1.叙述什么是电流的热效应及电热现象的实质,叙述焦耳定律.2.经历分析论证电热现象跟导体电阻之间关系的过程,体验科学思维方法.3.重点:体会电流热效应与电阻的关系,经历电热的应用.4.能从利弊两个方面认识电热现象,体验辩证的思想观点分析问题.一、通电导体产生的热量跟哪些因素有关1.事实表明,电流通过导体时,导体总是会发热的,物理学中把这种现象叫做电流的热效应.说明电流在工作过程中消耗的电能转化成内能.2.课本活动1中, A、B两个烧瓶中盛有等量的煤油.温度计测量煤油的温度.若A中的金属是铜丝,则电阻R较小,若B中金属丝是镍铬合金丝,则电阻R比较大,A、B两个电阻丝串联在电源上,这样做的目的是使通过它们的电流相等.通电一定时间后,比较两瓶中煤油温度的变化量,若B瓶中煤油温度变化量tB大,说明了在电流、通电时间相等的情况下,电阻越大,产生的热量越多.实验中采用了控制变量法,相等的量有电流、时间,变化的量有电阻.实验中将电阻丝放热多少的问题,转换为煤油温度变化量大小的问题,这种研究方法叫做转换法.3.通电导体产生的热量跟导体的电阻通过导体中的电流以及通电时间有关.二、焦耳定律4.英国物理学家焦耳总结出电流通过导体产生的热量,跟电流的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比.5.用公式表示:Q=I2Rt.公式中各物理量的意义和单位:I表示电流,单位A;R表示电阻,单位;t表示时间,单位s;Q表示热量,单位J.6.某导体的电阻是2 ,通过2 A的电流时,1 min产生多少焦耳的热量?解:Q=I2Rt=(2 A)22 60 s=480 J.7.利用Q=I2Rt理论推导解释“电炉工作时,电炉丝热的发红,而和它串联的导体却几乎不发热”这一现象.答案电炉内的电炉丝与外部的导线是串联的,通过它们的电流相等,但是导线的电阻远小于电炉丝的电阻,故根据焦耳定律Q=I2Rt可知,在电流、通电时间相同的情况下,电阻越大产生的热量越多,故导线产生的热量远小于电炉丝产生的热量.三、电流热效应的应用与控制8.列举现实生活生产中电热的利用与防止的事例.答案(1)电热器是利用电流的热效应制成的加热设备,如:电热水器、电炉、电热毯等.(2)电热的防止:在用电器上开散热窗、加散热片、安装电风扇,都是为了散热.9.据报道:近年来有许多重大火灾都是因线路连接处接触不良造成的,教训十分深刻.当线路连接处接触不良时,该处的电阻将增大,造成局部过热,接触处的电阻又将随着温度的升高而增大,从而形成电热的逐步积累,以致引发火灾.(均选填“增大”、“减小”或“不变”)1.电流的热效应我们不方便比较,但是可以通过温度或热胀冷缩来直观的比较热效应的强弱.提出问题:通过导体产生的热量多少与什么因素有关?猜想假设:可能与导体的电阻、电流以及通电时间有关.2.用什么器材去测量本实验中的物理量?实验中要观察什么?答案温度计.温度计升高的示数,电流产生的热量越多,温度计示数升高得越高.3.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体,甲比乙的横截面积大,如图所示.将它们串联在电路中,通电一段时间后,比较甲、乙两导体升高的温度,下列说法中正确的是(B)A.甲导体产生的热量多B.乙导体产生的热量多C.甲、乙两导体产生的热量相同 D.条件不足,无法判断4.焦耳定律公式的运用:(1)某导体的电阻是2 ,通过2 A的电流时,10 s产生多少热量?解:Q=I2Rt=(2A)22 10 s=80 J.(2)某导体的电阻是1 ,通过200 mA的电流时,多少min产生热量24 J? 解:Q=I2Rt得:t=600 s=10 min.(3)某导体的电阻是1 ,通过多少 mA的电流时, 5 min能产生12 J的热量? 解:由Q=I2Rt得:I=0.2 A=200 mA.5.电热器是利用电来加热的设备,你认为电热器的主要工作部分是什么?它的特点是什么?电热器有哪些优点?答案电热器的主要工作部分是发热体,它是用电阻大、熔点高的金属电阻线绕在绝缘材料上制成的.它的优点是清洁、无污染、热效率高,且便于控制和调节.6.为什么在制作和使用电器时要采取有效措施进行散热?小组内讨论交流.你的答案是用电器中通过电流时产生的热,会使导体的温度升高,使用电器不能正常工作,并且使绝缘材料迅速老化,造成危害.7.电流通