见《导学测评》P30
第4节 焦 耳 定 律
1.列举常见的用电器,认识电流的热效应。
2.重点:运用控制变量法探究电流的热效应跟电流、电阻和通电时间的关系。 3.关注生活中的电热现象,尝试解释电热现象。
一、电流的热效应
1.观察课本图18.4-1,四个用电器通电时都伴有 热 现象产生,说明电流通过导体时 电 能转化成 内 能,这个现象叫做电流的热现象。 2.列举家庭中利用电流的热效应工作的用电器。 答案 电热毯、电吹风、电饭煲、电取暖器等。
3.观察演示实验图18.4-2的实验装置,该装置两容器中的两段阻值 不同 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝,通过的 电流 相同,通电时间相同;观察演示实验图18.4-3的实验装置,该装置两容器中的两段阻值 相同 (选填“相同”或“不同”)的电阻丝,通过的 电流 不同,通电时间相同。
4.在“研究电热跟哪些因素有关”的实验中,为了比较电流通过两段不同的金属丝产生的热量跟电阻的关系,应保持相同的物理量是(C)。 A.通过它们的电流和加在他们两端的电压 B.通过它们的电流和它们的电阻 C.通过它们的电流和通电时间
D.通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间 二、焦耳定律
5. 英 国物理学家 焦耳 总结出电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方 成正比、 2
跟导体的电阻 成正比、 跟通电时间 成正比。焦耳定律用公式表示为 Q=IRt ,式中各物理量及相应单位:I表示 电流 ,单位 A ;R表示 电阻 ,单位 Ω ;t表示 时间 ,单位 s ;Q表示 热量 ,单位 J 。
6.电流通过导体时,如果电能全部转化为 内 能,那么电流产生的热量等于消耗的电能,即
2
有Q= W = IRt 。
7.某导体的电阻是2 Ω,通过2 A的电流时,1 min 产生多少J的热量?
22
答案 Q=IRt=(2A)×2 Ω×60 s=480 J。
8.用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体,甲比乙的横截面积大,如图所示。将它们串联在电路中,通电一段时间后,比较甲、乙两导体升高的温度,下列说法正确的是(B)。
A.甲导体的温度升高得多 B.乙导体的温度升高得多 C.甲、乙两导体升高的温度相同 D.条件不足,无法判断 三、电热的利用和防止
9.列举现实生产、生活中电热的利用与防止的事例。
答案 (1)电热器是利用电流的热效应制成的加热设备,如:电热水器、电炉、电热毯等;(2)电热的防止,如:在用电器上开散热窗、安装电风扇等。
2
10.利用Q=IRt解释“电炉工作时,电炉丝热得发红,而和它串联的电线却几乎不发热”这一现象。
答案 电炉内的电阻丝与外部的导线是 串 联的,通过它们的 电流 相等,但是导线的
2
电阻远远 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)电阻丝的电阻,根据焦耳定律Q=IRt可知,在 电流 、 通电时间 相同的情况下, 电阻 越大产生的热量越多,故导线产生的热量远远小于电阻丝产生的热量。
1.当一个物理量被猜想与多个因素有关时,应用什么方法去研究?说出这种方法在“探究电流的热效应跟电流、电阻、通电时间的关系”中的具体应用。
答案 控制变量 法。把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中 一 个因素改变,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题。在“探究电流的热效应跟电流、电阻、通电时间的关系”的实验中,若探究电热多少与电阻的关系,应控制 通电时间 、 电流 相同;若探究电热多少与电流的关系,应控制 电阻 、 通电时间 相同。
2.运用焦耳定律公式进行下列计算:
(1)某导体的电阻是2 Ω,通过2 A的电流时,10 s内产生的热量是多少? 答案 (1)80 J。
(2)某导体的电阻是1 Ω,通过200 mA的电流时,多少min产生的热量是24 J? 答案 (2)10 min。
(3)某导体的电阻是1 Ω,通过多少mA的电流时,5 min产生12 J的热量? 答案 (3)200 mA。
3.小华、小玲和小强分别设计了如图所示的三个装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
(1)在小华设计的图甲这个实验中,电流产生的热量多少是通过 液柱上升的高度 体现出来的,像这种能用直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”。这种方法在物理学研究中经常用到,请举一例: 通过灯泡的亮度比较电阻的大小 。
(2)在小玲设计的图乙中,将R1和R2串联接入电路中,这是为了保证 电流 相同;
(3)在小强设计的图丙中,小强在烧瓶中装的是煤油,请问他为什么不选择在烧瓶中装满更容易获得的水?这是因为 煤油不导电 。
(4)在小华进行的图甲实验中,发现装有 镍铬合金丝 的可乐瓶中温度计的示数升高得快。这表明:在电流和通电时间相同的情况下,导体的电阻越 大 ,产生的热量越多。 (5)对比三个同学的设计,谈谈他们的优缺点。
答案 甲和乙利用空气的膨胀来研究电热的多少,丙利用液体的膨胀来研究电热的多少,空气的膨胀要大于液体的膨胀,所以甲和乙实验现象明显。 甲和丙观察的是液柱或温度计液柱的变化较乙更精确。
《焦耳定律》导学案 - 副本
