物理九年级上册第五节 焦耳定律学案设计

第十四章    电功率

第五节 焦耳定律  导学案

【教学目标】

1. 知识与技能
   ●知道焦耳定律的内容,并能用焦耳定律说明生活中的一些现象。

●知道利用和防止电热的场合和方法。

2.过程与方法
●通过实验探究电流通过导体时产生的热量与电流、电阻的关系。

3.情感、态度与价值观
●通过电热的利用和防止知识的学习，认识科学是有用的。

【重点难点】

重点：通过实验探究电流通过导体产生的热与哪些因素有关.
  难点：焦耳定律的理解和应用.

【自主导学案】

1、创设情境，导入新课

  多媒体（视频）生活中的电热器，这些电热器有什么共同特征？

电流的热效应：                     

2、探究电流通过导体时产生的热量的多少跟哪些因素有关？

（1）观察现象，提出问题

现象1：电炉子的炉丝接入电路中时，炉丝和电线中流过相同的电流，炉丝和电线都要发热，可是实际上炉丝热得发红，电线的发热却觉察不出来。

现象2：家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。

提出问题：电流通过导体时产生的热量的多少跟哪些因素有关？

（2）设计方案，实验研究

点拨：转换法反映产生热量的多少（视频展示）

方案一：电阻丝加热密封容器中的空气，U形管中液面形成         ； 液面差越大，产生的热量越       

方案二：烧瓶内装有煤油，电阻丝产生热量会使温度升高，用        测量温度；温度越高，产生的热量越     

实验一：探究产生热量Q与电阻R的关系
【实验指导】
1.通过我们的猜想，电流产生的热量可能与多个因素有关，应该采用什么探究方法?
2.当探究产生热量Q与电阻R的关系时，如何控制变量呢?个10Ω、两个5Ω的电阻丝，我们怎么选?
3.如何才能更好地让通过两个电阻的电流、通电时间一样?

【进行实验】

结论：当通过导体的电流和通电时间一定，通过导体产生的热量与     有关。

实验二：探究产生热量Q与电流I的关系
 

结论：当导体的电阻和通电时间一定，通过导体产生的热量与     有关。

实验三：探究产生热量Q与通电时间的关系
结论：当导体的电流和通电时间一定，通过导体产生的热量与     有关

总结：当电流通过导体时，电流越大、电阻越大、通电时间越长，产生的热量越多

3.焦耳定律

（1）焦耳定律的内容：                                                   

（2）公式：                                   

（3）各物理量的单位：                                                   

注意：焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用

Q ＝W ＝ UIt ＝ Pt ＝ U2 t/R  来计算热量

（1）当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即

　　Q =W=UIt=I2Rt    如：电暖器，电饭锅，电炉子等——纯电阻电路

   （2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，还有一小部分转化成内能——非纯电阻电路  W＞Q （W=UIt =W其他＋Q）例：电动机

4.电热的利用和防止（播放视频）

【当堂训练】

1.将规格都是“220V  100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关说法中，错误的是（    ）

A．三个电器消耗的电能一样多        B．电流通过三个电器做功一样多

C．三个电器产生的热量一样多        D．电烙铁产生的热量最多

2.下面几个用电器属于利用电流热效应工作的是 （         ）

A.  电冰箱    B.  洗衣机
C.  电视机    D.  电饭锅

3.当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到 0.4 安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的　(　   )

A.  2倍　         B.  4倍　                        

C.  0.25倍　    D.  0.5倍

4.一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?

5.把两个阻值为R1＝6Ω，R2＝9Ω 的电阻串联在电路中，通电相同时间时，R1，R2上产生的热量之比Q1∶Q2＝             ，若并联在电路中，通电相同时间，R1，R2上产生的热量之比Q1∶Q2＝          ，

6.电视机后盖开有很多小孔主要是为了（     ）

 A.  美观   B.  减轻质量  C.  散热   D.  节约材料

【当堂达标】
1.下列用电器中，主要利用电流热效应工作的是(     )

A．电冰箱 B．电风扇 C．电热水器 D．笔记本电脑

2．发现通电导体产生热量与电流、电阻、通电时间关系的物理学家是(    )

A．牛顿 B．帕斯卡 C．焦耳 D．瓦特

3．如图所示，在A、B两个容器内装有质量和温度都相同的水，已知R1＞R2，同时通电后（  ）

   A. A中的水先沸腾   B. B中的水先沸腾

C．两容器中的水同时沸腾    D．无法确定

4.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻为2 ，线圈中电流为10 A。这台电动机正常工作1 s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则(      )

A．W=3 800 J，Q=200 J    B．W=3 800 J，Q=3 800 J

C．W=72 200 J，Q=200 J     D．W=72 200 J，Q=3 800 J

5．下列各种方法和措施中，不是为了防止电热危害的是(     )

A．电脑机箱中安有电风扇   B．炎热夏天，连续长时间工作的电视机要停用一会儿

C．天气潮湿时，长期不用的电器隔一段时间要通一次电   D．电视机的后盖上有许多散热孔

6.在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，盛名采用了如图甲所示的实验装置。两个透明的容器中密闭了等量的空气，U形管中液面变化反映了密闭空气温度的变化。

（1）利用了如图甲实验装置的目的是探究_______________________________。

（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置的目的是探究，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，由此可得出结论：在导体的___________和通电时间相同的情况下，通过导体的___________越大，产生的热量越多；

（3）“电炉丝热得发红，而与它相连的导线却不怎么热”，这一生活现象可用上面图______（填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。

【点击中考】

1.（2018·钦州）电炉工作时，根据焦耳定律可知，相同时间内电炉丝产生的热量比导线多，所以电炉丝热得发红而连接电炉丝的导线不太热，其原因是  （   ）

A．电炉丝的电阻较大    B．电炉丝与导线是并联的   

C．电炉丝的横截面大    D．通过电炉丝的电流较大

2.（2018·青岛）甲、乙两个电热器的电阻之比为1:3，产生的热量之比为4:1，通电时间之比为3:1，则通过甲、乙两个电热器的电流之比为:（   ）

A．3:2 B．4:1 C．2:3 D．2:1

3.（2018·深圳）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个相同的烧瓶中密封初温相同、质量相等的煤油，通电一段时间后，右侧玻璃管中液面比左侧高。下列说法正确的是（   ）

A．通过玻璃管中液面的高度判断电流产生热量的多少，这种方法是控制

变量法       B．右侧电阻丝的阻值比左侧小

C．通过右侧电阻丝的电流比左侧小

D．该装置用于探究电流通过导体产生的热量多少与电阻大小的关系

4.（2018·宜昌）两个定值电阻R1、R2并联在电路中，如图甲所示，它们的电流与其两端的电压关系如图乙所示，闭合开关S，则R1，R2产生的热量之比为（    ）

A．2:1 B．1:2 C．4:1 D．1:4

5.（2019贵港，19）家用电吹风的简化电路如图所示，主要技术参数如下表。则该电吹风正常工作吹热风时，电热丝的阻值是_____Ω，正常工作吹热风5min电热丝产生的热量是_____J。

6.（2019玉林，）已知电风扇线圈的电阻为20Ω，若加在该电风扇的电压为220V，此时通过的电流为1A，则电风扇的电功率为      W，电风扇连续工作10min产生的热量为       J.

7.（2019德州，18）从产品说明书得知，一台“6V 3W”的迷你型小风扇，电动机线圈阻值为0.1Ω．则小风扇正常工作1min消耗的电能为　   　J；电动机线圈1min产生的热量为　  　J。

8.(2019云南，12)一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中,为使其正常发光,应        (选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变）,该电阻通电20s产生的热量是           J。

9.（2019东营，21）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。

（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　   　（选填“属于”或“不属于”）连通器。

（2）图甲是探究在通电时间相同和　   　相同的情况下，导体产生的热量与　   　大小是否有关的装置。

（3）实验中通过观察　   　的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　   　。

 A．探究电流与电压、电阻的关系    B．用铁屑显示磁体周围磁场分布

 C．研究光的传播时，引入“光线”    D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动

（4）由图乙所示，电流表的示数为　   　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量是　   　J。

（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是　   　。

10.（2019山东潍坊20）．如图是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置。两个相同的透明容器中密封着等量的空气，将1、2和3、4导线分别接到电源两端。

（1）甲图所示的装置用来探究电流通过电阻丝产生的热量与______的关系，通电一段时间，

 ______（选填“a”或“b”）容器中电流产生的热量较多；
（2）通过观察乙图中的实验现象，可知______（选填“c”或“d”）容器中电阻丝的阻值大。

参考答案

【当堂训练】

1.   C  2.D  3.B  4.  6840J  5.  2:3   3:2  6.C

【当堂达标】

1.   C  2.C  3.  B  4.A 5.C  6. 电流通过导体时产生的热量与电阻的关系 电阻  电流  甲

【点击中考】

1.   A  2.D  3. D  4.A  5.  55  3×105  6.  220   12000  7.  180  1.5   8.60 

9.（1）不属于   （2）电流  电阻   （3）U形管内水柱的高度   BD（4）2  200 

（5）U形管密闭性不好  10.（1）电流；a；（2）d