資源簡介

(共22張PPT)
第4節　焦耳定律
第十八章 電功率
01
學習目標
02
課前預習
03
課堂導學
04
重難易錯
05
隨堂小測
(2022年版)課程標準 學習目標
通過實驗，了解焦耳定律.能用焦耳定律說明生產生活中的有關現象. 1.知道電流的熱效應.
2.(重點)通過探究知道電流的熱效應與哪些因素有關.
3.知道焦耳定律.
4.知道電熱的利用和防止.
閱讀教材P99~P101，可知：
一、 電流的熱效應
1.概念：電流通過導體時將　 　能轉化為　 　能，這種現象叫做電流的熱效應.
　內　
　電　
2.電流通過導體時產生熱量的多少跟什么因素有關？實驗表明：
(1)在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越　 　(選填“多”或“少”).
(2)在電阻相同，通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越　 　，這個電阻產生的熱量越多.
(3)由此可知，電流通過導體時產生熱量的多少與　 、
　 　和　 　有關.
　通電時間　
　電阻　
　電流
　大　
　多　
二、焦耳定律
3.內容：電流通過導體產生的熱量跟　 　成正比，跟導體的　 　成正比，跟　 　成正比.這個規律叫做焦耳定律.
4.焦耳定律的公式：　 　(適用于所有電路)，其中Q表示熱量，I表示電流，R表示電阻，t表示時間.熱量的單位是　 　.
5.電流通過導體時，如果電能全部轉化為內能，沒有同時轉化為其他形式的能量，那么電流產生的熱量Q　 　(選填“>”“<”或“＝”)消耗的電能W.
　＝　
　J　
　Q＝I2Rt　
　通電時間　
　電阻　
　電流的二次方　
三、電熱的利用與防止
6.電熱的利用：家里的電熱水器、電飯鍋、電熨斗、養雞場的電熱孵化器等.
7.電熱的防止：如果電熱器聚集的電熱過多，溫度過高，有可能燒壞用電器，甚至引起火災.電腦主機里裝有風扇、散熱窗都是為了　 　.
　通風散熱　
(1)實驗中，通過觀察U形管中液面
　 　的變化，來比較電流通過電阻絲產生熱量的多少，這里采用了
(選填“轉換法”或“控制變量法”).
轉換法
知識點一　電流的熱效應
【例1】［教材演示實驗］小海同學在探究“電流通過導體產生熱量的多少與什么因素有關”時，采用如圖所示的實驗裝置，請觀察甲、乙兩圖并回答下列問題：

　高度差　
(2)甲裝置是用來研究通電時間相同時，電阻絲產生的熱量與　 　的關系，通電一段時間后，　 　(選填“左”或“右”)側容器中U形管中液面的高度差大.
　右　
　電阻　
(3)用乙裝置進行實驗時，電阻R3的作用是使通過R1、R2的電流　 　(選填“相同”或“不相同”)，此處采用了
　 　(選填“轉換法”或“控制變量法”).
(4)若乙圖中盒外連接的電阻R3阻值由5 Ω更換為3 Ω，
　(選填“仍能”或“不能”)達到更換前的實驗效果.
仍能　
　控制變量法　
　不相同　
(5)當家庭電路中的導線連接處接觸不良時，該處電阻會增大，容易引發火災.圖　 　(選填“甲”或“乙”)的實驗結論可以用來解釋這種現象.
(6)此實驗的依據是電流的　 　效應.下面所列四種用電器中，利用這一原理工作的用電器是　 　(選填字母).
A.電飯鍋　 B.電風扇　 C.電視機　 D.計算機
　A　
　熱　
　甲　
知識點二　焦耳定律
【例2】已知某導體的電阻值為10 Ω，通過它的電流為200 mA，則它兩端的電壓為　 　V，通電1 min 產生的熱量為
　 　J；將阻值為20 Ω的定值電阻R并聯在該導體兩端，則R在2 min內產生的熱量為　 　J.
　24　
　24　
　2　
【例3】一臺“220 V　440 W”的吸塵器，線圈電阻是10 Ω，正常工作1 min消耗的電能是　 　J，產生的熱量是
　 　J，產熱功率是　 　W，在這個過程獲得的機械能是　 　J.
【例4】若R1∶R2＝3∶5，R1與R2串聯后接入電路中，則在相同時間內它們產生的熱量之比Q1∶Q2＝　 　；若將R1與R2并聯后接入電路中，則在相同時間內它們產生的熱量之比Q1∶Q2＝　 　.
　5∶3　
　3∶5　
　2.4×104　
　40　
　2.4×103　
　2.64×104　
要點歸納
電熱與電功(電能)的關系：
(1)純電阻元件：將電能全部轉化為內能(如各種電熱器)，電熱Q＝電功(電能)W，即Q＝W＝UIt＝＝I2Rt.
(2)非純電阻元件：將電能轉化為內能和其他形式的能(如電動機、電風扇、電視機和手機等)，電熱Q<電功(電能)W，計算電熱只能用Q＝I2Rt，計算電功只能用W＝Pt＝UIt.
知識點三　電熱的利用與防止
【例5】［教材素材改編］下列事例屬于防止電熱危害的是( )
A.用電飯鍋煮飯 B.電熱孵化器孵小雞
C.用電熨斗熨衣服 D.電視機外殼加散熱窗
D
重難點　安全、范圍、極值問題
【例6】在如圖所示的電路中，電源電壓為
4.5 V保持不變，電壓表量程0~3 V，電流表
量程0~0.6 A，滑動變阻器R的規格是“10 Ω
　1 A”，燈泡L標有“2.5 V　0.5 A”字樣，若
閉合開關S，兩電表示數均不超過所選的量程，燈泡兩端電壓不允許超過額定電壓，不考慮燈絲電阻的變化，則電流表的示數變化范圍是　 　，燈泡消耗的最小功率為
　 　W，電路消耗的最大總功率為　 　W.
　2.25　
　0.45　
　0.3~0.5 A　
方法點撥：(1)先分析電路圖，得出燈泡與滑動變阻器的連接方式、電流表和電壓表的測量對象.知道燈泡的額定電壓和額定電流，根據歐姆定律求出燈泡的電阻；
(2)電路中能通過的電流的最大值，不能超過各元件能通過的電流的最大值，則需分析電流表的量程、燈泡和滑動變阻器能通過的電流最大值，再從這些最大值中取最小值；利用P＝UI求電路消耗的最大總功率.當滑動變阻器電阻最大時，電路電流最小，電流表不會被燒壞，電壓表示數也變小，所以滑動變阻器可以取最大值；利用歐姆定律求此時電路中的電流，利用P＝UI＝I2R求燈泡的最小電功率.
“R2”)分別放在如圖乙所示的兩個相同裝置中，實驗通過U形管中　 　反映電阻絲產生熱量的多少；通過實驗分析可知，當電阻和通電時間相同時，通過電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越　 　(選填“多”或“少”).
　R1 　
　液面高度的變化　
1.小明為了探究電流產生的熱量與電流大小的關系，利用阻值相等的電阻絲R1、R2、R3，設計了如圖甲所示電路，將電阻絲R3和 (選填“R1”或
　多　
2.計算電流通過電風扇產生的熱量，下面公式選用正確的是( )
A.UIt　 B.I2Rt　 C.t　 D.三個都可以
B
3.(2023秋佛山期末)學校創客小組的曉智設計了一種多擋位電熱切割刀.如圖所示，他用18 V的學生電源，導線若干，開關和兩條電阻均為9 Ω的電阻絲R1、R2自制而成.求：
(1)當S1閉合、S2斷開時，電路中的電流.
(2)當S1、S2閉合時，電路的總功率.
(3)曉智使用高溫擋切割1 min，這個
過程中電路產生的總熱量.
解：(1)由電路圖可知，當S1閉合、S2斷開時，只有R1工作，
此時電路中的電流：I1＝＝2 A；
(2)當S1、S2閉合時，R1、R2并聯，根據并聯電路的電壓特點可知，
R2兩端的電壓：U2＝U＝18 V，則通過R2的電流：
I2＝＝2 A，
此時通過R1的電流不變，仍然為2 A，
根據并聯電路的電流特點可知，干路的總電流：
I＝I1＋I2＝2 A＋2 A＝4 A，
則電路中的總功率：P總＝UI＝18 V×4 A＝72 W；
(3)當S1、S2閉合時，R1、R2并聯，根據并聯電路的電阻特點可知，此時電路中的總電阻最小，根據P＝可知，此時電路中的總功率最大，則電熱切割刀為高溫擋，使用高溫擋切割1 min，由P＝可得，這個過程中電路產生的總熱量：
Q＝W＝P總t＝72 W×1×60 s＝4 320 J.
答：(1)當S1閉合、S2斷開時，電路中的電流為2 A；
(2)當S1、S2閉合時，電路的總功率為72 W；
(3)曉智使用高溫擋切割1 min，這個過程中電路產生的總熱量為4 320 J.(共17張PPT)
第3節　測量小燈泡的電功率
第十八章 電功率
01
學習目標
02
課堂導學
03
隨堂小測
(2022年版)課程標準 學習目標
1.結合實例，了解電功率. 2.知道用電器的額定功率和實際功率. 1.知道測定小燈泡電功率的原理.
2.(重點)能自己選擇器材、設計電路和記錄數據的表格進行實驗.
3.能總結小燈泡的亮度跟功率的關系.
4.(重難點)實驗過程中故障的分析與排除.
知識鏈接：P＝UI.
知識點一　伏安法測量小燈泡的電功率
【例1】在“測定小燈泡的電功率”的實驗中，設計了如圖甲的實驗電路圖，選用如圖乙所示的器材，其中電源電壓為6 V，小燈泡的額定電壓為2.5 V(燈絲正常工作時的電阻約為12 Ω).
(1)用電壓表測出小燈泡兩端的　 　，用電流表測出通過燈絲的　 　，就可以根據公式　 　計算出小燈泡的電功率，此方法也稱　 　法.
　伏安　
　P＝UI　
　電流　
　電壓　
(2)請按設計的電路圖連接實物圖乙，電流表和電壓表請選擇合適的量程.要使燈泡兩端的電壓增大，滑動變阻器的滑片應向　 　移動.滑動變阻器的作用是保護電路、
　 　.
如圖所示：
　改變小燈泡兩端的電壓　
　左　
答案圖
(3)連接電路時，開關應　 　，將滑動變阻器的滑片置于阻值　 　的位置.
　最大　
　斷開　
(4)閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片P，發現小燈泡始終不發光，電流表無示數，電壓表示數接近于電源電壓，出現這種現象的原因可能是　 　.
(5)排除故障后，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數為
　 　V，此時燈泡正常發光，記錄電流表示數為　 _
A(如圖丙).
　0.3
　2.5　
　小燈泡斷路　
①第1次實驗小燈泡只發出微光的原因是　 　；
②在本實驗中，判斷小燈泡是否正常發光的依據是
　 　；
③由表中數據還可得出結論：小燈泡的亮度與　 　有關.
　實際功率　
　電壓表示數是否等于2.5 V　
(6)移動滑動變阻器的滑片，記錄的數據如表，并根據數據回答下列問題：
　實際功率太小　
實驗次數 1 2 3 4
電壓U/V 0.5 1.5 2.5 3.8
電流I/A 0.16 0.22 0.35
電功率P/W
發光情況 微光 較亮 正常發光 強烈發光
(7)在本實驗中，需要測量小燈泡在不同電壓下的電功率，能否將多次測量的電功率的平均值作為小燈泡的電功率值？
　 　，原因是 _
　.
求平均值沒有意義　
小燈泡在不同電壓下的實際功率不同，
　不能　
知識點二　電路安全問題
【例2】實驗室有兩個小燈泡，甲標有“5 V　2.5 W”，乙標有“6 V　1.8 W”，把它們串聯在同一電路中，比較亮的是　 　燈泡，電路兩端允許加的最大電壓為　 　V；若把兩燈泡并聯起來，則干路流過的最大電流是　 　A.(忽略溫度對燈絲電阻的影響)
　0.75　
　9　
　乙　
要點歸納
(1)兩燈串聯→比較額定電流→用較小的額定電流進行計算；
(2)兩燈并聯→比較額定電壓→用較小的額定電壓進行計算；
(3)計算時要抓住電阻不變這一條件.
1.(2024江門模擬)小華為測量額定電壓為2.5 V的小燈泡的額定功率，連接了如圖甲所示的電路.
(1)閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片置于最　 　(選填“左”或“右”)端.
(2)閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，發現小燈泡發光，但電壓表無示數，出現這種現象的原因可能是　 　.
　電壓表斷路　
　左　
(3)排除故障后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表示數為2.5 V時，電流表示數如圖乙所示.由此可知，此時通過小燈泡的電流為 A，小燈泡的額定功率為 W.
0.75
0.3
(4)［創新考法］調節電流至額定電流的一半，則此時小燈泡的實際電壓U實　 ，實際功率P實　 .(均選填“>”“<”或“＝”)
　<
　<
(5)此實驗除了可以測出小燈泡的額定功率，還可以測出小燈泡正常工作時的電阻是　 　Ω.(計算結果保留一位小數)
　8.3　
2.在如圖所示的電路中，電阻R1標有“10 Ω　1 A”字樣，電阻R2標有“5 Ω　1.2 A”字樣，電流表A1、A2的量程均為0~3 A，電壓表的量程為0~15 V，在a、b間接入電壓可調的電源，閉合開關S后，為保證電路安全，允許的最大電源電壓為　 　V，此時通過電流表A1的電流為　 　A，電阻R1的電功率為　 　W.
　3.6　
　1.8　
　6　

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