2021学年第4节 焦耳定律学案设计

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课堂预习
阅读课本，完成下列问题
一 电流的热效应
1．在生活中，许多用电器在通电工作的过程中，都伴有发热现象。如电动机在转动过程中主要把电能转化为 能，同时伴有把小部分的电能转化为 能的发热现象。我们把这种电流通过导体时电能转化成 能的现象叫做电流的 。
2．在课本P99图18.4-1中的用电器都是利用电能转化为 能来工作的，我们把这类的用电器叫做电热器。
3．在使用电热器（如电炉）时，常会发现电炉丝发热 ，而与它连接的导线发热 （以上两空均选填“明显”或“不明显”）。经分析发现，电炉丝与导线 联在同一电路中，它们的 和 相同，只有 不同。
由此可猜想：电流通过导体时产生的热量与导体的 有关。
二 探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关
1.实验目的：探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。
2.探究一：探究电流和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 的关系。观察实验，回答下列问题。
（1）实验装置如图18.4-1所示。实验中左右容器内的电阻大小不相同，两个电阻 联在同一电路中，通过它们的 相等，U形管中液面高度的变化反映了密闭空气温度的 。通电前，U形管中液面高度 ，表示密闭空气的初温 。
（2）通电一定时间后，我们发现 边U形管液面高度升高较多，这说明电流通过 （选填“大电阻”或“小电阻”）所产生的热量较多。
（3）实验表明，在电流和通电时间相同时，导体电阻越 ，电流通过导体产生的热量越 。（或在电流相同的条件下，导体电阻越 ，导体的发热功率越 ）
3.探究二：探究电阻和通电时间相同时，电流通过导体产生的热量与 的关系。实验装置如图18.4-2所示。
4.探究三：探究电阻和电流相同时，电流通过导体产生的热量与 的关系。改装如图18.4-3所示的实验装置。
5.交流总结：电流通过导体产生的热量与 、 、 有关，且电阻越 ，电流越 ，通电时间越 ，产生的热量越多。
三 焦耳定律
1．焦耳定律的公式： 。
2．写出公式中各符号的意义及单位： 。
3．热量Q与电能W的关系：在满足 的条件下，有Q=W= 。
四 焦耳定律的应用
1．电热器是利用电流的 效应而制成的发热设备。它在工作过程中将 能全部转化成 能。
2．常见的电热器有： 、 、 、 等。
3．电热器的主要组成部分是发热体，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，发热体是由电阻 、熔点 的合金制成的。
4．电热的利用有两个方面：
（1）利用电热 物体（如电热器的应用）；
（2）利用电热来 （潮湿天气，如电视机、电脑等家用电器不使用时都要定时开机）。
5．在生活中，电热有有利的一面，也有不利的一面。如用电器长时间连续工作，常常会由于电热而导致 过高，烧坏内部的元件，因此，家用电器常常在外部设计 和在内部安装 来帮助散热。
练一练
1下表为某电热水壶的铭牌．设电热水壶工作时电阻不变，请根据铭牌上的参数，电热水壶正常工作时的电阻为（）
A 50Ω
B 48.4Ω
C 484Ω
D 条件不足
2有两个电阻：R1=3Ω，R2=4Ω，若将它们串联在电路中，则在相同时间内消耗的电能之比W1：W2=___1___：___2___；若将它们并联在电路中，则在相同时间内产生的热量之比Q1：Q2=___3___：___4___
3在探究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中，采用的科学研究方法是（）
A 控制变量法
B 等效替代法
C 建模法
4某玩具汽车的电动机使用12V的电源驱动，小聪将原来标有“12V、1A、1Ω”字样的电动机，更换为标有“12V、1A、0.5Ω”字样的电动机，小聪这样做既减小了电流的___1___（选填“磁”、“热”、“化学”）效应对小汽车的危害，又提高了能量的利用率．
5在探究导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中，用温度计的示数来间接反应了导体产生热量的多少，这在物理上叫（）
A 控制变量法
B 转换法
C 理想实验
6两根电热丝，电阻之比为2：1，若把他们串联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为___1___：___2___；
若把他们并联接在电路中，相同时间内产生的热量之比为___3___:___4___．（均填写最简整数比）
7已知电阻R甲、R乙R甲、R乙的大小关系，如图装置可以研究电流热效应与电阻大小的关系（）
A正确
B错误
C 无法确定
8现在许多家庭为了保健购置了足浴盆，已知某品牌足浴盆正常工作时电压为220V，电流为3.5A。向该足浴盆中注入10L温度为27℃的清水，若足浴盆正常工作l0min，水温将升高到___1___℃．（不计热量损失，ρ水＝1.0×103 kg/m3m3，c水＝4.2×103 J/（kg•℃）
9一只电热壶装满水后接在220V的电源上，通过它的电流是1.2A，若通电10min将水烧开，则电流做功___1___J，消耗电能___2___J；若将该电热壶接在110V的电源上，则烧开这壶水需要___3___min．
10在如图甲所示的电路中，电源电压为8V，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，灯泡R1标有“6V3W”字样，电阻R3的U﹣I图象如图乙所示，问：
（1）只闭合开关S2时，用电器R3在1min内产生的热量Q3是___1___ J。
（2）只闭合开关S3时，在不损坏电路元件的情况下，变阻器R2的取值范围是是___2___Ω～___3___Ω，灯泡的功率范围是___4___ W～___5___ W。
参考答案
一
1．机械 内 内 热效应 2．内
3．明显 不明显 串 电流 通电时间 电阻 电阻
二
2．电阻 （1）串 电流 变化 相同 相同
（2）右 大电阻 （3）大 多 大 高
3．电流 4．通电时间
5．电流 通电时间 导体的电阻 大 大 长
三
1．Q=I2Rt 3．电能全部转化为内能 UIt
四
1．热 电 内 3．大 高
4．（1）加热 （2）驱潮
5．温度 散热窗 微型风扇
练一练
1 B
2 3 4 4 3
3 A
4 热
5 B
6 2 1 1 2
7 A
8 38
9 1.584×105 1.584×105 40
10 60 4 7.2 2.1 3