16.4科学探究：电流的热效应.ppt

第十六章电流做功与电功率 第四节科学探究 电流的热效应 1 知道电流的热效应 2 了解焦耳定律 能用焦耳定律说明生产 生活中的一些现象 3 设计实验 探究电流的热效应与哪些因素有关 4 掌握焦耳定律的内容 公式 单位 能运用公式进行简单计算 重点 探究电流的热效应与哪些因素有关 难点 焦耳定律的应用 问题1 电流热效应的概念是什么 电流热效应的利用有哪些 问题2 电流产生的热量与哪些因素有关 二 任务驱动 分步探究 探究一 电流的热效应 电油炸锅 电饭煲 电熨斗 电取暖器 电烤箱 电热水器 这些常见家用电器的共同特点 1 电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应 2 利用电流的热效应工作的电器叫做电热器 3 电热器的主要组成部分是发热体 发热体是由电阻率大 熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的 一 电流的热效应1 概念 电流通过导体时电能转化成内能的现象 2 电流热效应的利用 工厂用电热炼钢 家庭利用电热来烧水 取暖 做饭等 优点 清洁 无污染 热效率高 便于控制和调节等优点 缺点 浪费电能 造成电线老化 影响用电器使用寿命 想一想 电流的热效应有什么利和弊 电热油汀 电热蚊香 电水壶 电熨斗 电暖器 电炉 电热的作用 有利的一面 取暖 加热食物等 电热的作用 有害的一面 加快散热的方法三 散热风扇 加快散热的方法二 散热孔 加快散热的方法一 散热片 轻则用电器烧坏 重则引发火灾 针对训练1 下列各组电器中 不全是利用电热工作的是 A 电饭锅 电烙铁 电热毯B 电熨斗 电风扇 电冰箱C 电炉 电热水器 恒温箱D 电焊机 电暖器 电吹风 问题1 电流热效应的概念是什么 电流热效应的利用有哪些 问题2 电流产生的热量与哪些因素有关 二 任务驱动 分步探究 探究一 电流的热效应 电流的热效应与哪些因素有关 点亮的灯泡过一会儿会烫手 说明什么 导线和电熨斗串联 为什么电熨斗很热而导线并不是很热 说明什么 首先猜测电流I 电阻R 时间t三者对电流产生的热量Q的多少有影响 然后对电流I 电阻R 时间t三者进行探究 二 实验探究电流产生的热量与哪些因素有关 控制电流I 时间t相同 研究电阻R变化 对电热Q的影响 控制电阻R 时间t相同 研究电流I变化 对电热Q的影响 控制电阻R 电流I相同 研究时间t变化 对电热Q的影响 控制变量法 探究实验用什么物理方法 电流通过导体产热 其中所产生的热量既看不见也摸不着 如何测量呢 既看不见也摸不着的科学量 既看得见也能测量的科学量 转化 转化 让电流产生的热量被煤油吸收 通过观察煤油温度的升高 观察温度计示数 来测量 想一想 设计实验 研究通电时间对产生热量的影响应保持 不变 改变 实验电路图 如何比较电阻丝产生热量的多少 实验探究 通电时间 电流 电阻 每隔一分钟记录一下温度计的示数 现象 时间越长 温度计示数越高 结论 对同一电阻丝 在电流大小不变的情况下 通电时间越长 煤油的温度越高 表明电流产生的热量越多 设计实验 探究电热多少与电流的关系 应保持 不变 改变 思考 能不能采用两个电阻并联的方法 实验探究 电阻 通电时间 电流 进行实验 每隔一分钟记录一下温度计的示数 分析与结论 现象 R甲 R乙 装有电阻丝的锥形瓶中的煤油的温度升得更高 结论 对同一电阻丝 在通电时间相同的情况下 通电电流越大 煤油的温度越高 表明电流越大 电流产生的热量越多 R乙 设计实验 探究电热多少与电阻的关系 应保持 不变 改变 实验电路图 如何比较电阻丝产生热量的多少 实验探究 通电时间 电流 电阻 让电阻丝R1和R2分别加热等质量的煤油 然后比较煤油升高温度的高低 进行实验 分析与结论 现象 R1 R2 装有电阻丝的锥形瓶中的煤油的温度升得更高 结论 在通电电流大小不变 通电时间相同的情况下 电阻越大 煤油的温度越高 表明电阻越大 电流产生的热量越多 R2 实验结论 结论1 在通电电流和通电时间相同的条件下 电阻越大 电流产生的热量越多 结论2 在电阻和通电时间相同的条件下 电流越大 电流产生的热量越多 结论3 在通电电流和电阻相同的条件下 通电时间越长 电流产生的热量越多 问题1 焦耳定律的内容是什么 计算公式是什么 问题2 怎样理解焦耳定律 二 任务驱动 分步探究 探究二 焦耳定律 信息快递 英国物理学家焦耳用近四十年的时间探索了 电热与电流 电阻 时间的定量关系 不畏艰难 呕心沥血 他为推动人类社会的进步 为科学而贡献几乎毕生的精力 他的事迹非常感人 为了纪念这位伟大的科学家 物理上用 焦耳 作为功或能的单位 把这一定律称作焦耳定律 内容 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 焦耳定律 t 电流I 电阻R 时间t 热量Q 安培 A 欧姆 秒 s 焦耳 J 焦耳定律的理论推导 电流通过纯电阻导体时所做电功W UIt 电流通过纯电阻导体时所做电功全部转化为电热Q W UIt 对于纯电阻导体U IR Q W UIt IRIt I2Rt 拓展提升 电功和电热的关系 W和Q的关系 在电热器电路 只有电阻的电路 中 电能几乎全部转化为内能 W Q即UIt I2Rt 在其他电路中 如电流通过电动机做功时 大部分电能转化为机械能 W Q即UIt I2Rt 说明 焦耳定律是实验定律 焦耳定律适用于计算由于电阻存在 电能转化为内能的那部分能量即电热 没有电阻 就不产生电热 结论 电功W 电热Q 电流产生热量的其他表达式 1 Q UIt 2 Q 只适用于只有电阻的电路 电能全部转化为内能 的情况 1 下列家用电器中 利用电流的热效应工作的是 A 电饭锅B 电风扇C 电视机D 洗衣机 检测反馈 A 1 电炉丝通过导线接到电路里 电炉丝热得发红 而导线却几乎不发热 是因为电炉丝的比导线大得多 根据焦耳定律可知 在和相同时 电炉丝产生了更多的热量 电阻 电流 通电时间 巩固练习 2 我国科研人员研发了百米级第二代高温超导带材 使中国跻身该技术领域国际先进行列 假如所有导体都成了常温下的超导体 那么当用电器通电时 下列说法正确的是A 白炽灯仍然能发光B 电动机仍然能转动C 电饭锅仍然能煮饭D 电熨斗仍然能熨烫衣服 B 3 现有一电阻值为44 的电热壶 它工作时通过的电流为5A 10s可产生的热量是 J 11000 4 由焦耳定律Q I2Rt可知 当电阻和通电时间相同时 产生的热量与成正比 当电流和通电时间相同时 产生的热量与成正比 当电流和电阻相同时 产生的热量与成正比 5 电流通过电扇做功时 能转化为 能和 能 如果电流做功3 5 105J 电扇获得的机械能一定 填 大于 小于 或 等