高中物理 1.6 電流的熱效應(yīng)學(xué)案 新人教版選修1-12

1、 1.6 電流的熱效應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道電流熱效應(yīng)的決定因素，學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法研究導(dǎo)體通電時(shí)發(fā)熱的規(guī)律.2.理解焦耳定律的內(nèi)容，并能用焦耳定律解決一些實(shí)際問(wèn)題一、焦耳定律1內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方、導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間成正比這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律2公式：如果用Q表示熱量，用I表示電流、R表示導(dǎo)體的電阻，t表示通電的時(shí)間，焦耳定律可以用QI2Rt表示二、熱功率1定義：在物理學(xué)中，把電熱器在單位時(shí)間消耗的電能叫做熱功率如果一個(gè)電暖器在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，那么，它的熱功率為PI2R.2單位：在國(guó)際單位制中，熱功率的單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W.三、白熾燈1白熾燈的工作原理是利用

2、電流的熱效應(yīng)，使通電的金屬絲溫度升高，達(dá)到白熱，從而發(fā)光2以美國(guó)發(fā)明家愛(ài)迪生和英國(guó)化學(xué)家斯旺為代表的一批發(fā)明家，發(fā)明和改進(jìn)了電燈.一、電阻和電流的熱效應(yīng)問(wèn)題設(shè)計(jì)閱讀教材，思考并回答下列問(wèn)題：1教材在研究電阻與電流的熱效應(yīng)關(guān)系時(shí)采用了先猜想后實(shí)驗(yàn)的研究方法，在實(shí)驗(yàn)中研究影響熱效應(yīng)的幾個(gè)因素時(shí)，應(yīng)用了什么研究方法？2安裝在電路中的保險(xiǎn)絲是根據(jù)什么原理設(shè)計(jì)的，它的作用是什么？答案1.控制變量法.2.電流的熱效應(yīng)，保護(hù)電路要點(diǎn)提煉1焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方、導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間成正比即QI2Rt.(2)應(yīng)用：根據(jù)電流的熱效應(yīng)制成各種電熱器，如電熱水器、電熨斗、電熱毯等

3、2電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率公式：PW/tIU，單位：瓦(W)3熱功率：電熱器在單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能叫做熱功率公式：PQ/tI2R.(1)電動(dòng)機(jī)：電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功率大于(填“大于”、“等于”或“小于”)熱功率(2)電熱器：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功率等于熱功率各種電熱器上都有銘牌，上面標(biāo)明的額定功率就是它的熱功率4額定功率是指用電器正常工作時(shí)的功率，這時(shí)加在用電器兩端的電壓叫額定電壓，通過(guò)用電器的電流叫額定電流二、電功和電熱的關(guān)系問(wèn)題設(shè)計(jì)有的用電器消耗電能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，有的用電器消耗電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能怎樣理解純電阻和非純電阻電路？答

4、案所謂純電阻電路，就是電路消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路，則有：WQ，即有IUtI2Rt，進(jìn)而得出UIR.所以歐姆定律適用于純電阻電路計(jì)算該電路消耗電能的公式和計(jì)算在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量的公式是相同的，可為：WUItI2Rtt.同理可得，電功率和熱功率關(guān)系為：PUII2R.所謂非純電阻電路，就是電路消耗的電能只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，則有：W>Q.即有UIt>I2Rt，進(jìn)而得出：U>IR，所以歐姆定律不適用于非純電阻電路所以計(jì)算該電路消耗電能的公式只能用WUIt；計(jì)算在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱量的公式只能用WI2Rt.而公式WUItt不再成立要點(diǎn)提煉1從能量轉(zhuǎn)化

5、的角度來(lái)看電功與電熱的關(guān)系：(1)純電阻電路把消耗的電能全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能；(2)非純電阻電路把消耗的電能一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能2公式適用的范圍(1)在計(jì)算消耗的電能、電功及電功率時(shí)，EWUIt，PUI對(duì)所有的用電器都適用；(2)在計(jì)算產(chǎn)生的電熱和熱功率時(shí)，QI2Rt，PI2R對(duì)所有的用電器都適用；(3)只有純電阻電路QW，這些公式才通用；對(duì)非純電阻電路W>Q，這些公式不能通用；歐姆定律只適用于純電阻電路延伸思考你能說(shuō)明電風(fēng)扇在工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況嗎？答案電能一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能三、白熾燈和節(jié)約用電要點(diǎn)提煉1白熾燈(1)原理：利用電流的熱效應(yīng)，使通

6、電的燈絲溫度升高，達(dá)到白熱，從而發(fā)光，這就是白熾燈的發(fā)光原理(2)能量轉(zhuǎn)化：白熾燈工作時(shí)，電能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為光能2節(jié)約用電的途徑(1)家電不要待機(jī)；(2)換用節(jié)能燈一、焦耳定律例1通過(guò)電阻R的電流為I時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R，電流為時(shí)，則在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為()A4Q B2Q C. D.解析由功率公式PI2R，則QI2Rt，Q()2(2R)tt，所以Q，只有選項(xiàng)C正確答案C針對(duì)訓(xùn)練一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過(guò)相同的電流，在相同的時(shí)間內(nèi)()A電爐放熱和電動(dòng)機(jī)放熱相等B電爐兩端的電壓大于電動(dòng)機(jī)兩端的電壓C電爐兩端的電壓等于電動(dòng)機(jī)兩端的電壓D

7、電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐的功率答案AD解析由于電爐與電動(dòng)機(jī)的電阻相等，電流也相等，由QI2Rt得，相同的時(shí)間內(nèi)放熱相等，選項(xiàng)A正確；由于電動(dòng)機(jī)消耗的電能有一部分要對(duì)外做功，所以電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐的功率，由P機(jī)U機(jī)I，P爐U爐I知，U機(jī)I>U爐I，所以電動(dòng)機(jī)兩端的電壓大于電爐兩端的電壓，因此選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確二、電功和電熱例2下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中正確的是()A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻電路C在非純電阻電路中，UI>I2RD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路解析電功率公式P，功率

8、越大，表示電流做功越快對(duì)于一段電路，有PIU，I，焦耳熱Q()2Rt，可見(jiàn)Q與P、U、t都有關(guān)，所以P越大，Q不一定越大，A錯(cuò)；WUIt是電功的定義式，適用于任何電路而I只適用于純電阻電路，則WI2Rtt也只適用于純電阻電路，B正確；在非純電阻電路中，電流做的功焦耳熱其他形式的能，所以W>Q，即UI>I2R，C正確；QI2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路，D正確答案BCD針對(duì)訓(xùn)練一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定功率為P，電動(dòng)機(jī)內(nèi)電樞導(dǎo)線的電阻為R，那么它正常工作時(shí)的電流是()A等于U/R B等于P/UC大于U/R D大于P/U答案B解析由于電動(dòng)機(jī)電路不是純電阻電路，U>

9、IR，所以選項(xiàng)A、C不正確電動(dòng)機(jī)的額定功率P是電動(dòng)機(jī)的輸出功率PIU，所以I，故選項(xiàng)D不正確，選項(xiàng)B是正確的.1(對(duì)電流熱效應(yīng)的理解)下列用電器的工作原理是利用電流的熱效應(yīng)的是()A電烙鐵 B電爐子C電磁爐 D微波爐答案AB解析電烙鐵、電爐子是電流通過(guò)電熱絲而發(fā)熱，是利用了電流的熱效應(yīng)，故A、B正確；電磁爐是利用交變電流產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，從而在鍋體中產(chǎn)生渦流而發(fā)熱；微波爐的工作原理是電流在微波管中產(chǎn)生了電磁波(微波)，微波使水分子高速振蕩而加熱食物，所以C、D項(xiàng)錯(cuò)2(焦耳定律的理解)為了使電爐消耗的電功率減小到原來(lái)的一半，應(yīng)采取下列哪些措施()A保持電阻不變，使電流減半B保持電阻不變，使電壓減半

10、C保持電爐兩端電壓不變，使其電阻減半D使電壓和電阻各減半答案D解析電阻一定時(shí)，使電流減半，由PI2R知，電功率減為原來(lái)的，可見(jiàn)A項(xiàng)錯(cuò)；同理，使電壓減半，由P知，電功率也減為原來(lái)的，故B項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)電壓不變，電阻減半時(shí)，由P知，電功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，可見(jiàn)C項(xiàng)錯(cuò)；由P知，當(dāng)U和R各減半時(shí)，電功率變?yōu)樵瓉?lái)的，可見(jiàn)D項(xiàng)正確3(電功和電熱的關(guān)系)有一只小型直流電動(dòng)機(jī)和一只白熾燈，它們的銘牌上都標(biāo)有“220 V40 W”的字樣，現(xiàn)將它們并聯(lián)接在電源電壓為220 V直流電路中，當(dāng)電路接通后()A在相同的時(shí)間內(nèi)發(fā)出的熱量相同B在相同的時(shí)間內(nèi)消耗的電能相同C對(duì)它們來(lái)說(shuō)IUI2R都是成立的D對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)IUU2/R不成立答案BD4(焦耳定律的應(yīng)用)一電熱壺工作狀態(tài)下電熱絲電阻為44 ，通過(guò)電流為5 A，要使3升水由