九年級物理下冊 17.3 探究電流熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系學(xué)案 滬粵版-滬粵版初中九年級下冊物理學(xué)案

1、173 探究電流熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系情景引入： 小明冬天取暖時發(fā)現(xiàn)：電暖器的電熱絲熱得發(fā)紅，而與電熱絲相連的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是什么原因呢？教材研究：問題1-什么是電流的熱效應(yīng)？在實(shí)際生活中我們發(fā)現(xiàn)：電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體會發(fā)熱，這個現(xiàn)象叫做電流的 效應(yīng)。電流的熱效應(yīng)的應(yīng)用很廣泛，如家庭中的 、 、 、 等都是利用電流的熱效應(yīng)的電器。問題2-探究電流的熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系（1）請同學(xué)們看教材圖17-9（a），該同學(xué)設(shè)計的實(shí)驗(yàn)用兩個阻值不同的電阻串聯(lián)，其目的是控制通過兩只電阻的 相等，進(jìn)而比較它們的發(fā)熱現(xiàn)象。通過精確的實(shí)驗(yàn)表明：在電流一定時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻成 ；在電壓一定時，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量

2、跟導(dǎo)體的電阻成 。（2）對電流的熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系，我們可以利用歐姆定律i=ur和公式p=ui來進(jìn)行推導(dǎo)，（a）將歐姆定律i=ur變形為u=ir，代入p=ui可得出：p= ，可見當(dāng)電流相同時，導(dǎo)體的發(fā)熱功率與導(dǎo)體電阻成 ，那么，當(dāng)電流相等時，在一定時間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成 。（b）將歐姆定律i=ur代入p=ui可得出：p= ，可見當(dāng)電壓相同時，導(dǎo)體的發(fā)熱功率與導(dǎo)體電阻成 ，那么，當(dāng)電壓相等時，在一定時間內(nèi)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻成 。通過上面的分析可知，我們不能簡單地說電功率與電阻成正比或是成反比，應(yīng)注意條件。典例分析：例1功率相同的下列四種用電器，分別接入家庭電路中，在相同時間內(nèi)，通過它

3、們的電流產(chǎn)生的熱量最多的是 （ ）a電烙鐵 b.電風(fēng)扇 c.電視機(jī) d.洗衣機(jī)解析 題中給出的四個用電器只有電烙鐵是”純電阻性”的用電器,當(dāng)電流通過時,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,其他三個用電器當(dāng)有電流通過時,消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、磁場能等其他形式的能，只有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以通過它們的電流產(chǎn)生的熱量最多的是電烙鐵。答案 a 例2 科技小組的同學(xué)用一段1100的電阻絲，制作了一只電烙鐵，當(dāng)把它接在220v的電源上時，通過的電流是多少？它的發(fā)熱功率是多少？解析 本題考查歐姆定律和公式p=i2r的應(yīng)用。已知電阻和電壓，可利用歐姆定律求出電流，進(jìn)而利用公式p=i2r計算發(fā)熱的功率。答案

4、通過電烙鐵的電流為： i=ur=220v1100=0.2a 電烙鐵的發(fā)熱功率為： p=i2r=（0.2a）2 ×1100=44w例3電爐接在家庭電路中，電爐絲熱得發(fā)紅，而與電爐絲相連的導(dǎo)線卻不怎么熱。（1）請你根據(jù)這一現(xiàn)象提出一個需要探究的物理問題：_?（2）如圖17-3-1是某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的部分電路，a、b燒瓶中裝有質(zhì)量相等、初溫相同的煤油，金屬絲電阻分別為ra、rb，ra<rb。通電一段 17-3-1時間后，發(fā)現(xiàn)b燒瓶中溫度計的示數(shù)大些。此現(xiàn)象說明：在_和_相同時，_越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。解析：本題考查了學(xué)生是否具有初步 的信息收集和信息處理能力。小明所設(shè)計的實(shí)驗(yàn)采

5、用了控制變量的研究方法。讓電阻串聯(lián)，使通過電阻的電流和通電時間相同，得出產(chǎn)生的熱量與電阻成正比。答案：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系 通過導(dǎo)體的電流 通電時間 導(dǎo)體的電阻例4今年四月，美國科學(xué)雜志發(fā)表“新超導(dǎo)體將中國物理學(xué)家推到最前沿”的評述。這表明，在新超導(dǎo)體研究領(lǐng)域，我國取得了令人矚目的成就。假如人們已研制出常溫下的超導(dǎo)體，則可以用它制作 （ ） a家用保險絲 b白熾燈泡的燈絲 c電爐的電阻絲 d遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線解析：本題是新超導(dǎo)材料與電熱知識的應(yīng)用。主要應(yīng)從超導(dǎo)體電阻為零著手思考，由焦耳定律（q= i2rt）可知，超導(dǎo)體不會產(chǎn)生熱。答案：d達(dá)標(biāo)訓(xùn)練：1在炎熱的夏天，電視機(jī)連續(xù)

6、使用較長時間后，要停一會，但如果長期停止使用，隔一段時間要通電一次，這是因?yàn)?在起作用，前者是為了 ，后者是為了 。2.有一根阻值為8的電阻絲,接在電壓為4v的電源上則該電阻的功率為 w,1min電流做 j的功，電流共產(chǎn)生 j的熱量。3一只燈泡接在照明電路中，通過燈絲的電流強(qiáng)度是100ma，通電20min的過程中，有焦耳的電能轉(zhuǎn)化成了熱能和光能。4把兩個電阻r1、r2串聯(lián)在電路中，r1=6，r2=9，在相同通電時間內(nèi)，通過r1、r2的電流之比為 ，電流通過r1、r2產(chǎn)生的熱量之比為 。5家庭電路使用的電爐，電爐絲與導(dǎo)線是串聯(lián)的，當(dāng)電爐絲發(fā)熱發(fā)紅時，連接導(dǎo)線卻不熱，這是因?yàn)?（ ）a通過電爐絲的

7、電流比通過連接導(dǎo)線的電流大b通過電爐絲的電流比通過連接導(dǎo)線的電流小c電爐絲兩端電壓比連接導(dǎo)線兩端電壓小d電爐絲的電阻比連接導(dǎo)線的電阻大6一臺“220v 60w”的電扇、一只“220v 60w”的白熾燈、一只“220v 60w”的電熱器同時接在220v的電壓下，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量 （ ）a電扇最多 b.白熾燈最多 c.電熱器最多 d.它們一樣多7有三根電阻絲，接在電壓恒定不變的電源上，產(chǎn)生的熱量全部用來燒水，要使用同一壺水在最短的時間內(nèi)燒開，那么這三根電阻絲應(yīng)是( )a三根串聯(lián) b三根并聯(lián) c兩根串聯(lián)起來，再跟第三根并聯(lián)d兩根并聯(lián)起來，再跟第三根串聯(lián) 8.如圖17-3-2所示電路,當(dāng)s閉合時,

8、電路中消耗的電能將 17-3-2a.減小 b.增大 c.不變 d.無法確定 9如圖17-3-3是 “探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電 阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩阻值分別為r和2r的 電阻絲浸在相同質(zhì)量和初溫的煤油中，每一燒瓶 里各插入一溫度計。請回答下列問題： （1）合上開關(guān)，經(jīng)過一段時間，兩電阻絲產(chǎn)生熱量的多少是通過 反映出來的； 17-3-3（2）采用這種連接方式的目的是 。 10小明和小紅想利用如圖17-3-4所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的 熱量與電阻大小的關(guān)系”。兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶a中的金屬絲是銅絲，電阻比較小，燒瓶b中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大。溫度計顯示煤油的溫度

9、。 (1)這兩個燒瓶中所盛煤油的質(zhì)量應(yīng)該 。(2)小紅問小明“水比較容易獲得，干嘛不用水代替煤油”。對于這個問題，小明與他的同學(xué)給出了下列四種答案，你認(rèn)為合理的是( )a因?yàn)槊河陀蓄伾阌谟^察 17-3-4b因?yàn)槊河陀斜容^大的熱值 c因?yàn)槊河陀斜容^小的密度 d因?yàn)槊河陀斜容^小的比熱容 (3)實(shí)驗(yàn)中，小明和小紅發(fā)現(xiàn)b燒瓶中溫度計的示數(shù)升高的快。這表明:在電流和通電時間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越 ，產(chǎn)生的熱量越多。 11小明看到研究焦耳定律的實(shí)驗(yàn)裝置后，將它改裝成了如圖17-3-5所示的一種測量未知液體比熱容的裝置。測量時，分別往甲乙兩瓶中裝入水和待測液體，閉合開關(guān)一段時間后，再分別用 17-3-

10、5溫度計測出這段時間內(nèi)水和待測液體升高的溫度t水和t，在不計熱損失的情況下，就可以求得待測液體的比熱容c=t水水t。 （1）為了使這一段時間內(nèi)水和待測液體吸收的熱量相等，小明設(shè)計的電路中必須滿足的條件是_。 （2）為了得出待測液體的比熱容表達(dá)式“c=t水水t。”，小明的測量方案中至少還需要的一種測量儀器是 _，目的是_。（3）閉合開關(guān)后，要使水和待測液體的溫度升高得更快，滑動變阻器的滑片應(yīng)向_滑動。 12.一種家用電熨斗的規(guī)格為“220v 1100w”,在額定電壓下,這種電熨斗工作時的電流是多少?工作1min產(chǎn)生的熱量是多少?13.如圖17-3-6是一條電熱毯電路的示意圖,r0是發(fā)熱電阻絲,r

11、是串聯(lián)在電路中的電阻,s是控溫開關(guān),電熱毯標(biāo)牌上標(biāo)有”220v 40w”字樣,問(不考慮溫度對電阻的影響)； （1）要使電熱毯處于低溫?fù)鯐r，開關(guān)s應(yīng)處于什么狀態(tài)？（2）發(fā)熱電阻絲r0的阻值是多少？ 17-3-6（3）當(dāng)電熱毯處于低溫?fù)鯐r，電路中的電流為0.1a，則在10s內(nèi)電阻絲r0產(chǎn)生的熱量是多少？中考試題：1小吳同學(xué)自制了一個簡易的“電熱驅(qū)蚊器”，它是利用了電流的 效應(yīng)工作的，發(fā)熱元件是一個阻值為1.0×104的電阻.當(dāng)發(fā)熱元件兩端的電壓為220v時,流過該元件的電流為 ma；通電100s產(chǎn)生的熱量為 j。解析： 通過元件的電流i=ur=220v1.0×104=0.02

12、2v=22 ma通電100s產(chǎn)生的熱量q=（u2r） t =（220v）21.0×104×100s=484j答案 熱 22 4842電視機(jī)可以用遙控器關(guān)機(jī)而不用斷開電源，這種功能叫做待機(jī)功能。功能雖給人們帶來了方便，但電視機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下仍然要消耗電能卻鮮為人知。例如，小明家 的一臺彩色電視機(jī)的待機(jī)功率大約是l0w。假如他家每天平均看4 h電視，看完電視后總是用遙控器關(guān)機(jī)而不斷開電源。試計算： (1)小明家因這臺電視機(jī)待機(jī)一年（按365天計）浪費(fèi)的電能是多少? (2)如果這些電能全部用來燒水，可以將多少l5的水加熱到40?如果小明同學(xué)洗一次澡需要50 kg、40的水，這些水可

13、供他洗多少次澡?(3)請你就電視機(jī)待機(jī)功能的正確使用方法提出建議。解析 求用電器消耗的電能實(shí)際就是求電功，可根據(jù)公式w=pt來計算；然后根據(jù)公式q電=q熱=cmt來計算水的質(zhì)量。電視機(jī)待機(jī)時仍需要消耗電能，從節(jié)約電能和防止電視機(jī)發(fā)熱而對電視機(jī)不利等因素考慮，最好不要讓電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。答案 （1）小明家電視機(jī)一年的待機(jī)時間為：t =（244）h×365=7300h一年消耗的電能為：w = pt = 001kw×7300h=73kw·h （2）電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能為：q =36×106×73j=2628×108j可以將mkg的水加熱到規(guī)

14、定溫度，則 m= = =25029kg  可洗澡：2505.2/5050次（3）由于電視機(jī)待機(jī)時仍需要消耗電能，所以最好不要讓電視機(jī)待機(jī)，這樣既可以節(jié)約電能，又可以防止電視機(jī)發(fā)熱而對電視機(jī)不利。課堂測評:1由于電流的 效應(yīng)，當(dāng)電流通過電阻時會產(chǎn)生熱量。一根60的電阻絲接在36v的電源上，通過電阻絲的電流為 a，在10min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 j。2某品牌飲水機(jī)加熱功率、保溫功率分別為950w、40w，如果飲水機(jī)一天（按24h計算）有2h處于加熱狀態(tài)，其余時間處于保溫狀態(tài)，則這臺飲水機(jī)一天共耗電 kw.h。3.家庭電路中正在使用的兩只燈泡,若甲燈比乙燈亮,則 ( )a.甲燈燈絲電阻一定比乙

15、燈的大b.甲燈兩端的電壓一定比乙燈的大c.通過甲燈的電流一定比乙燈的小d.甲燈的實(shí)際功率一定比乙燈的大4.有兩個電阻r1和r2,已知r1r2,在電路兩端電壓不變的情況下,在相同時間內(nèi),電流所做電功最多的連接方式是 ( )a.把r1和r2串聯(lián)在電路中 b.把r1和r2并聯(lián)在電路中 c.把r1單獨(dú)接在電路中 d.把r2單獨(dú)接在電路中5.關(guān)于電熱,下列說法正確的是 ( )a.電熱是有害的b.電熱器的發(fā)熱體是用熔點(diǎn)高,電阻大的電阻絲制成的c.電磁爐、電風(fēng)扇、電熨斗都是電熱器d電能轉(zhuǎn)化為熱能時的功率跟導(dǎo)體的電阻成正比6電熱爐內(nèi)有兩個阻值分別為r1=60和r2=120的發(fā)熱電阻，用一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以實(shí)行電熱爐多擋位工作的要求，將電熱爐接入家庭電路中。（1）當(dāng)電熱爐只有發(fā)熱電阻r1工作時，通過它的電流是多大？（2）若要求電熱爐發(fā)熱功率最大，r1、r2應(yīng)怎樣連接？求出這個最大功率。17.3探究電流熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系達(dá)標(biāo)訓(xùn)練答案1. 電流熱效應(yīng) 散熱 除濕 2. 2 120 120 3.