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16.4 科学探究电流的热效应 知识目标知道电流的热效应及其应用。知道电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 通过实验,探究并了解焦耳定律,用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。 能力目标在探究过程中,培养学生的观察能力、动手能力、实验设计能力、归纳概括能力和 表述信息的能力。 教学重点探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系,焦耳定律的内容、公式及其 应用。 教学难点焦耳定律公式的适用条件、电功与电热的关系推导。[来源gkstk.Com] 教学方法实验法、观察法、比较法、讨论法、归纳法。[来源学优高考网 gkstk] 教学用具学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、质量相等的煤油、阻值不等的电阻丝、温 度计、导线等(学生分组实验,共分 12 个小组) 。 教学过程 情景导入 给电炉通电,过一段时间之后,电炉热得发红,而跟电炉串联的导线却不怎么热,这是怎么回 事呢 新课教学 一、电流的热效应 想一想,电炉、电焊、电饭锅等家用电器是怎样工作的呢 1.电流的热效应电流通过导体时电能转化为内能的现象。 实验探究电流产生的热量与哪些因素有关 提出问题电流产生的热量跟哪些因素有关呢 进行猜想 提出假设电流产生的热量可能与电流的大小、导体电阻的大小以及通电时间的长 短有关,这个猜想是否正确呢 设计实验 验证假设在三个因素中先固定两个因素,改变第三个因素,观察导体放出的热量 与这个因素有什么关系,这种方法叫做控制变量法。 如图所示,在烧瓶甲、乙中盛等量的煤油,温度计显示煤油的温度。烧瓶甲中是铜丝,电阻较 小,烧瓶乙中是镍铬合金丝,电阻较大。两瓶中金属丝串联起来接到电源上。 1.电流和通电时间相同时,观察哪个瓶中的煤油温度上升得多,从中得出什么结论 2.通电时间和电阻相同时,观察哪个瓶中的煤油温度上升得多,从中得出什么结论 [来源gkstk.Com] 归纳总结 得出结论 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。 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。 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。 说明[来源学优高考网] (1 )电流产生的热量与电阻、电流和通电时间有关,在探究电流产生的热量与这些因素的关 系时,应该用控制变量法来设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论。 (2 )实验中,用温度计的示数大小表示电阻放出热量的多少,这种研究问题的方法就是转化 法。 二、焦耳定律 1.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。 2.公式QI 2Rt。 3.单位J;1J1A 2·Ω·s。 说明 (1)焦耳定律的推导 电流通过导体时,如果电能全部转化为内能,而没有同时转化为其他形式的能量,那么,电流 产生的热量 Q 就等于消耗的电能 W,即 QWUIt。 根据欧姆定律可知 UIR,用 IR 换下 U,就得到 QI2Rt。 (2)防止电热带来危害的措施是用电器后盖设置散热窗、用电器中安装小风扇等。 课堂小结 达标反馈 1.电炉丝通过导线接到电路里,电炉丝和导线通过的电流 (选填“相同”或“不同” ) , 电炉丝热的发红而导线却几乎不热,说明电流通过导体时产生的热量跟导体的 有关. 2.如图,是小谢同学探究“电流通过导体时产生的热量与 的关系”的实验装置,此实 验采用的探究方法有 。 (答出一种即可) 3.热熔胶在室温下为固体,加热变为较强粘性的液体,冷却后,将物体牢牢地粘在一起,如图 是热熔胶枪的外形,在枪嘴内有电热丝.电热丝的电阻是 1000Ω,通过的电流是 0.2A 时,1min 产 生的热量是 J. 4.如图所示,最先确定电流产生的热量与哪些因素有关的物理学家是 ( ) 5.如图所示的家用电器中,利用电流热效应工作的是( ) 6.如图电路,已知 R110Ω, R220Ω.闭合开关 S,电压表的示数为 4V.求 (1)通过 R2的电流; (2)电阻 R1消耗的电功率; (3)1min 内通过 R2的电流产生的热量. 布置作业 课本 P133134 作业 课本 P134136 本章练习 达标反馈 参考答案 1.相同 电阻 2.电阻 控制变量法 (转换法) 3.2400 4.D 5.A 6.解开关闭合后,两电阻串联,电压表测 R2两端的电压. (1)通过 R2的电流为 ;[来源学优高考网 gkstk]0.Ω4V2UI (2)电阻 R1消耗的电功率为 P1I12R1I22R1(0.2A) 210Ω0.4W; (3)1min 内通过 R2的电流产生的热量为 Q2I22R2t(0.2A) 220Ω60s48J. 答(1)通过 R2的电流为 0.2A;(2)电阻 R1消耗的电功率为 0.4W;(3)1min 内通过 R2 的电流产生的热量为 48J.
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