人教版选修11电流的热效应 第1课时 教案.doc

1.6电流的热效应【课型】新授课 【课时】1课时【教学目标】知识与技能1用实验探究电流通过导体时，电能转化为导体的内能与哪些因素有关，重点通过实验研究方法研究导体通电时发热与导体的电子之间的关系2了解电流热效应跟哪些因素有关，理解并能够用焦耳定律解决一些实际问题3了解生活中应用焦耳定律的例子，了解节约电能的一些方法过程与方法探究电热影响因素，体会等效替代法和控制变量法情感态度与价值观介绍焦耳对电热探索的过程，引发学生勇攀科学高峰的热情【教学重点、难点】教学重点认识电流热效应；探究电热影响因素；理解及应用焦耳定律教学难点 电热影响因素的实验设计；对焦耳电律的理解【教学方法】探究、讲授、讨论、练习【教学过程】【新课导入】1、电阻与电流的热效应【问题】问：白炽灯通电以后，一会儿热得烫手电饭锅通电以后能把生米煮成熟饭电流通过导体时能使导体的温度升高在这些过程中能量转化情况如何？【回答】电能变成内能，电流能够将电能转化为内能这就是电流的热效应电流热效应是每一种用电器使用时都会出现的；电热器就是主要利用电流热效应工作的装置【问题】使用一段时间后的电风扇，摸触电动机部分会发热，导体通电时发热的多少与哪些因素有关呢？【演示】研究导体通电时发热的规律 实验器材：阻值不同的电阻丝a 、b两烧瓶质量完全相等的煤油两支温度计电源导线在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，a瓶中电阻丝的电阻比b瓶中的小，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，通过观察温度计示数的变化，就可以比较电流产生的热量的多少。实验过程：1、 阻值不同的电阻丝a 、b分别浸在质量完全相等的煤油里，两者串联起来，通过变阻器和开关接到电源上2 、测量 两烧瓶煤油的初始温度并做记录3 、闭合开关，过几分仲后再测煤油的温度并做记录，同时记下这次通电的时间，比较两烧瓶煤油的温度4、调整变阻器，增大电流，并是通电时间与上次实验相同，对比某烧瓶煤油这次上生的温度与上次实验上升的温度，可知在通电时间相等、电阻相等的条件下，发热量与电流的大小关系。【结论】金属丝产生的热量跟金属丝的阻值成正比【问题】除此以外，电流的热效应跟哪些因素有关呢？ 【回答】电流时间【总结】英国物理学家焦耳通过一系列实验发现电流发热具有下述规律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方、导体的电阻、通电时间成正比这个规律叫做焦耳定律【问题】如果用q 表示热量，用i 表示电流，r 表示导体的电阻，t 表示通电的时间，如何表示焦耳定律？【回答】q = i2rt 【说明】我们把电热器在单位时间消耗的电能叫做热功率【问题】热功率的公式是什么？pq/ti2r【问题】国际单位制中热功率的单位是什么？【回答】瓦特，简称瓦，符号是w【问题】电动机的能量转化情况如何呢？【回答】电能转化成机械能和内能，这时电功率大于热功率【问题】电流通过白炽灯泡时能量转化情况如何呢？【回答】电能几乎全部转化成内能，这时电功率等于热功率【说明】各种用电器2、白炽灯【说明】利用电流的热效应，是通电的金属丝温度升高，达到白热，从而发光，这就是白炽灯泡的发光原理。【思考与讨论】节约用电的途径家电不要待机现在的家用电器大多用待机功能，每一台电器设备在待机状态下耗电3-10瓦不等，电视、音响、电脑以及其他多种家用电器，在电源开关未关闭的情况下，它们的红外线接收电路、控制电路处于处于工作状态，仍在耗电。因此，市民尽量不要使家电处于长时间待机状态，家电不用时要彻底切断电源。换用节能灯现在家庭都安装了漂亮的吊灯，有的吊灯要安十几个白炽灯跑泡。如果把白炽灯改成暖色调的节能灯，在同样的亮度下用电量可以减少很多。查一查家中的各种用电器，你发现家里的哪些方面存在浪费电的现象？你家有哪些可行的节约用电的途径？【科学足迹】发明大王爱迪生爱迪生是位举世闻名的美国电学家和发明家，他除了在电灯、留声机、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外，在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约两千项创造发明，为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。1869年10月他与波普一起成立一个“波普爱迪生公司”，专门经营电气工程的科学仪器。之后他在新泽西州纽瓦克市的沃德街建了一座工厂，专门制造各种电气机械。他通宵达旦地工作。他培养出许多能干的助手，同时，也巧遇了勤快的玛丽，他未来的第一个新娘。在纽瓦克，他做出了诸如蜡纸、油印机等的发明，从1872至1875年，爱迪生先后发明了二重、四重电报机，还协助别人搞成了世界上第一架英文打字机。 1877年，爱迪生改进了早期由贝尔发明的电话，并使之投入了实际使用。他还发明了他心爱的一个项目留声机。电话和电报“是扩展人类感官功能的一次革命”；留声机是改变人们生活的三大发明之一，“从发明的想象力来看，这是他极为重大的发明成就”。到这个时候，人们都称他为“门罗公园的魔术师”。爱迪生在发明留声机的同时，经历无数次失败后终于对电灯的研究取得了突破，1879年10月22日，爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。为了延长灯丝的寿命，他又重新试验，大约试用了6000多种纤维材料，才找到了新的发光体日本竹丝，可持续1000多小时，达到了耐用的目的。从某一方面来说，这一发明是爱迪生一生中达到的登峰造极的成就。接着，他又创造一种供电系统，使远处的灯具能从中心发电站配电，这是一项重大的工艺成就。例1锂电池能量密度高、绿色环保.现用充电宝为一手机锂电池(图161甲)充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为u，输出电流为i，该锂电池的内阻为r，则()图161a.充电宝输出的电功率为uii2rb.电能转化为化学能的功率为uic.锂电池产生的热功率为i2rd.锂电池产生的热功率为答案c解析充电宝的输出功率p出ui，a错误；锂电池产生的热功率p热i2r，c正确，d错误；电能转化为化学能的功率pp出p热uii2r，b错误.针对训练1通过电阻r的电流为i时，在时间t内产生的热量为q，若电阻为2r，电流为时，则在时间t内产生的热量为()a.4q b.2q c. d.答案c解析由焦耳定律得，qi2rt，q()2(2r)tt，所以q，只有选项c正确.例2下表是某电饭锅铭牌上的部分内容，根据表中信息可得该电饭锅的额定电流为()电器名称电饭锅额定电压220 v额定功率1 100 w额定容量4.0 la.0.2 a b.0.5 a c.2.0 a d.5.0 a答案d解析根据pui可得i a5.0 a.故d正确，a、b、c错误.针对训练2一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时，用欧姆表测得a、b间的电阻为r；供电后，各家用电器同时使用，测得a、b间的电压为u，进楼线电流为i，如图162所示.则计算该幢居民楼用电的总功率p为()图162a.i2r b. c.iu d.iui2r答案c解析因居民楼里的用电器不全是纯电阻，所以电功率pui，c正确. 【课时小结】本节课了解了电热是每一种用电器都会出现的现象。紧扣电热多少与哪些因素有关设计实验，得到结论焦耳定律。同时还得到了电热的推导公式作业：1.如图163所示是某一电器的铭牌.从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是()图163答案a解析根据铭牌读出用电器的功率为24 w，选项中电饭锅、熨斗、电水壶都是大功率用电器，只有电风扇的功率较小，故a正确.2.将一只“220 v，100 w”的小电动机，一台“220 v，100 w”的电视机，一把“220 v，100 w”的电烙铁分别接到220 v的电源上，在相同时间内，电流通过它们产生的热量最多的是()a.电动机 b.电烙铁c.电视机 d.一样多答案b解析电动机、电视机消耗的电能没有完全用来发热，只有电烙铁消耗的电能全部转化为热量，选项b正确.3.对计算任何类型的用电器的电功率都适用的公式是()a.pi2r b.pu2/rc.pui d.pw/t答案cd4.如图164为一种服务型机器人，其额定功率为48 w，额定工作电压为24 v，机器人的锂电池容量为20 ah.则机器人()图164a.额定工作电流为20 ab.充满电后最长工作时间为2 hc.电池充满电后总电量为7.2104 cd.以额定电流工作时每秒消耗能量为20 j答案c解析由piu知额定电流i2 a，选项a错误；充满电后，锂电池容量为20 ah，最长工作时间t10 h，选项b错误；电池充满电后总电荷量qit203 600 c7.2104 c，选项c正确；以额定电流工作时每秒消耗能量wiut48 j，d错误.5.通电导体发热的规律是由下列哪位物理学家总结的()a.欧姆 b.焦耳 c.安培 d.法拉第答案b6.下列用电器的工作原理是利用电流的热效应的是()a.电烙铁 b.电炉子 c.电磁炉 d.微波炉答案ab解析电烙铁、电炉子是电流通过电热丝而发热，是利用了电流的热效应，故a、b正确；电磁炉是利用交变电流产生交变的磁场，从而在锅体中产生涡流而发热；微波炉的工作原理是电流在微波管中产生了电磁波(微波)，微波使水分子高速振荡而加热食物，所以c、d项错误.7.电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为()a.通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少b.电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热c.通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多d.铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少答案d解析电炉丝和铜导线是串联关系，故通过电炉丝的电流与通过铜导线的电流大小相等，电炉丝和铜导线在电学性能上的差别在于：前者的电阻大，后者的电阻很小，根据电流通过电阻发热的公式qi2rt，在电流相同条件下，相同的时间内，电炉丝的发热量比铜导线上的发热量大得多.因此我们看到电炉通电后，电炉丝热得发红而与之相连的铜导线却不那么热.8.有三个用电器，其中一个为“220 v，60 w”的电风扇，一个为“220 v，60 w”的白炽灯，另一个是“220 v，60 w”的电热器，都在额定电压下工作相同的时间，比较这三个用电器产生的热量是()a.电风扇最多 b.白炽灯最多c.电热器最多 d.都一样答案c解析三个用电器的电功率相同，工作相同的时间消耗的电能相同.电风扇把电能大部分转化为机械能，只有一小部分转化为内能；白炽灯把电能全部转化为内能，又有很少部分的内能转化为光能；电热器把电能全部转化为内能并全部以热量的形式放出.所以a、b、d项错误，只有c项正确.9.两个电阻并联在同一电路中，下列说法正确的是()a.电阻大的发热多 b.电阻小的发热多c.一样多 d.无法比较答案b10.从白炽灯上标有“220 v，100 w”的数据中，我们可以确定(不考虑温度对电阻的影响)()a.该电灯的额定电压为220 v，额定功率为100 wb.给电灯加上220 v的直流电压，通过它的电流一定为 ac.该电灯的电阻为48.8 d.该电灯在电路中发光时，它实际消耗的电功率可能不是100 w答案abd解析用电器铭牌上的数字为额定值，故选项a正确；给电灯加上220 v的直流电压，通过它的电流为i a a，故选项b正确；电灯的电阻根据r得r为484 ，故选项c错误；而“220 v，100 w”为正常发光的值，当不正常发光时电功率可能小于100 w，故选项d正确.11.不考虑温度对电阻的影响，一个“220 v，100 w”的灯泡，下列说法正确的是()a.接在110 v的线路上的功率为50 wb.接在110 v的线路上的功率为25 wc.接在440 v的线路上的功率为400 wd.接在55 v的线路上的功率为6.25 w答案bd解析不考虑温度对电阻的影响，电灯的电阻为定值，即r 484 .由p，将110 v和55 v分别代入求得实际功率分别为25 w和6.25 w.而当灯两端电压为440 v时，已超过额定电压，灯将被烧坏.12.一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为r，设通过的电流相同，则(在相同时间内)下列说法正确的是()a.电炉和电动机的产生的电热相等b.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率c.电炉两端电压小于电动机两端电压d.电炉和电动机两端电压相等答案abc解析由qi2rt知a正确；由piu知b正确；对于电炉uir，而电动机uir，所以c正确，d错误.13.浙江临海括苍山风电场总装机33台，其中1号风场10台，2号风场7台，3号风场16台，总容量1.98107w.在家电中待机能耗较大是电视机，现阶段我国平板电视保有量达到2.5亿台，平均每台待机功率为8 w.请估算括苍山风电场发电多久可供全国的平板电视待机一天()a.一天 b.一个月c.一百天 d.一年答案c解析2.5亿台电视机每天耗电enpt天，设括苍山风电场发电t天可供全国的平板电视待机一天，