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第四節　科學探究：電流的熱效應
導學目標
1．知道電流的熱效應.
2．知道電流通過導體時產生的熱量和電流、電阻及通電時間的定性關系。
3．了解生產和生活中如何利用電流的熱效應來為人類服務，了解電流熱效應帶來的危害及防止的措施。
4．理解焦耳定律的內容、公式、單位及其簡單應用。
重點難點
重點：通過實驗探究電流的熱效應與哪些因素有關，并運用解決簡單問題。
難點：通過實驗探究電流的熱效應與哪些因素有關，并運用解決簡單問題。
導學過程
一、電流的熱效應
電流做功的實質就是將電能轉化成其他形式的能的過程，我們也知道當電流通過一段導體時，導體會發熱。這種電流通過導體時________的現象叫做電流的熱效應。
二、電流產生的熱量與哪些因素有關
合作探究：電流產生熱量的多少與哪些因素有關呢？
探究實驗
（1）猜想：電流產熱多少可能與電流大小，電阻以及通電時間有關系
（2）實驗方法：
①控制變量法；
②整個實驗中通過________________來判斷電流產熱多少，這種實驗方法稱為________。
（3）測量工具：①________，用來記錄加熱時間。②________：測量溫度。
（4）原理：整個實驗中我們用煤油來做實驗是利用了煤油________的特性，溫度變化明顯。
（一）探究電流產生的熱量與通電時間是否有關
（1）保證________和________不變，每間隔一段時間記錄溫度計的示數變化。
（2）實驗電路圖
（3）實驗結論：對同一電阻絲，在電流大小不變的情況下，通電時間越長，煤油的溫度越高，表明電流產生的熱量越多。
（二）探究電流產生的熱量與電流大小是否有關
（1）實驗中要保證電阻和通電時間相同，電流不同
（2）實驗電路圖
甲 乙
乙裝置中并聯一個電阻是起到________的作用，保證流過下面兩個電阻的電流不同
實驗結論：在電阻和通電時間相同的情況下，電流越大，電流產熱越多
（三）探究電流產生的熱量與電阻大小是否有關
（1）保證________和________相同，電阻不同，因此我們要選用兩個________的電阻，將兩個電阻________起來，保證________。實驗中兩個玻璃瓶內的沒有質量要相同，并且記錄玻璃瓶內煤油的溫度。
（2）實驗電路圖
（3）結論：在電流和通電時間相同的情況下，電阻越大，電流產熱越多。
三、焦耳定律
1.內容：電流通過導體產生的熱量跟________的二次方成正比，跟導體的________成正比，跟________成正比。
2.公式：
公式中電流I的單位是A，電阻R的單位Ω，時間t的單位是s，熱量Q單位是J。
3.根據電功公式和歐姆定律推導焦耳定律.
若電流做的功全部用來產生熱量
即 Q=W
又∵ W＝UIt ，歐姆定律 U=IR
∴ Q=W=UIt=I2Rt
純電阻電路：Q放=W總=UIt==I2Rt
非純電阻電路：W總＞Q (W總=W外＋Q)
我來闖關
1.如圖所示的各家用電器中，利用電流熱效應工作的是（ ）
A. B. C. D.
2.一個“220V 300W“的電熱杯，一個“220V 300W”的煮蛋器，一臺“220V 300W“的小型洗衣機，分別接在220V的電壓下，則相同時間內它們產生的熱量（　　）
A．小型洗衣機最少 B．電熱杯最少
C．煮蛋器最少 D．一樣多
3．一臺電動機正常工作時線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，線圈中通過的電流為10A．這臺電動機工作1s產生的熱量為（　　）
A．3800J B．72200J C．200J D．4000J
4．如圖電爐中的電阻絲通電一段時間后變得很燙，而連接電爐的導線卻不怎么熱，主要是因為（ ）
A．導線的絕緣皮隔熱
B．導線散熱比電阻絲快
C．通電導線的電流小于通過電阻絲的電流
D．導線的電阻遠小于電阻絲的電阻，導線上產生的熱量較少
5.小麗研究電流通過導體產生熱量的多少與哪些因素有關時，用了秒表和如圖所示的實驗裝置。其中甲乙兩個相同的燒瓶內裝滿煤油，瓶塞上各插一根玻璃管，瓶內各裝一個阻值不同的電阻絲R1、R2；實驗時她進行了下列實驗操作步驟：
①將電阻絲R1、R2串聯在電路中，標出燒瓶中兩根玻璃管內液面的位置，閉合開關后，記下電流表的讀數I1，經過時間t0后，標出兩根玻璃管內液面的位置；
②斷開開關，等兩根玻璃管中的液面降回到原來的位置，減小滑動變阻器的阻值后，再閉合開關，記下電流表的讀數I2，再經過時間t0后，標出兩根玻璃管內液面的新位置。
請按完成下列問題：
（1）根據步驟①可以探究電流通過導體產生熱量的多少與________是否有關。
（2）通過比較步驟①②中________________________________可得出電流產生熱量的多少與電流大小有關。
（3）該實驗中反映電流通過導體產生熱量的多少，所采用的物理方法有________。
A．等效替代法和放大法
B．放大法和轉換法
C．控制變量法和等效替代法
6．有一臺熱水器，內部簡化電路如圖所示，R1和R2均為電熱絲。R1＝88Ω，R2＝22Ω。
（1）如何控制S1和S2，使熱水器處于高溫擋；
（2）求中溫擋正常工作時熱水器的功率；
（3）求低溫擋正常工作5min內電熱絲產生的熱量。
我的收獲
參考答案
導學過程
一、電能轉化為內能
二、探究實驗
（2）②觀察溫度計的示數變化 轉換法
（3）①停表 ②溫度計
（4）比熱容小
（一）（1）電流大小 電阻
（二）（2）分流
（三）（1）電流 通電時間 阻值不同 串聯 電流相同
三、1.電流 電阻 通電時間
我來闖關
1.B 2.A　3．C　4．D
5.（1）電阻大小 （2）甲（或乙）容器內玻璃管兩次液面高度差 （3）B
6.（1）閉合開關S1，并將S2撥至位置a （2）550W （3）1.32×105J
解析：（1）由P＝可知，電壓一定時，電阻越小，功率越大；
當閉合開關S1，并將S2撥至位置a時，R1和R2并聯接入電路，此時電路中的總電阻最小，功率最大，熱水器處于高溫擋；
（2）由P＝可知，閉合開關S1，S2撥至位置b時，電路為R1的基本電路，熱水器處于中溫擋；此時電路的功率P中＝＝＝550W；
（3）由P＝可知，當斷開S1，并將S2撥至位置b時，R1和R2串聯接入電路，熱水器處于低溫擋；此時熱水器正常工作5min內電熱絲產生的熱量
Q＝t＝×5×60s＝1.32×105J。

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