《焦耳定律》電功率PPT
第一部分內(nèi)容:導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)
學(xué)點(diǎn)1 電流的熱效應(yīng)
實(shí)驗(yàn)1:燈泡發(fā)光一段時間后,用手觸摸燈泡,有什么感覺?想想為什么。
實(shí)驗(yàn)2:電風(fēng)扇使用一段時間后,用手觸摸
電動機(jī)部分,有什么感覺?想想為什么。
問題:以上實(shí)驗(yàn)表明:電流通過用電器時,一般用電器都會________,電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成______能,這種現(xiàn)象叫做電流的______效應(yīng)。
學(xué)點(diǎn)2 探究:電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱的多少跟什么因素有關(guān)
假設(shè):電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱的多少可能跟________、________、____________有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)1:如圖18-4-3所示,探究電熱與電阻的關(guān)系。
問題1:實(shí)驗(yàn)中給等量的空氣加熱,容器內(nèi)空氣溫度上升,體積膨脹通過比較U形管兩側(cè)液柱的高度差,可以比較電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱的多少。這里采用了哪種研究方法?
[答案] 轉(zhuǎn)換法。
問題2:該實(shí)驗(yàn)要控制什么量不變?怎樣做到?
[答案] 要控制電流和通電時間相同。把兩段陰值不同的電阻絲串聯(lián)起來,因?yàn)榇?lián)電路電流處處相等。
問題3:你能得到什么結(jié)論?
[答案] 在電流和通電時間相同時,電阻越大,電流產(chǎn)生的熱量越多。
問題4:該實(shí)驗(yàn)要控制什么量不變?怎樣做到?
[答案] 要控制電阻和通電時間相同。兩個容器中接入相同的電阻絲,在一個容器的外部,并聯(lián)一個電阻分流。
問題5:你能得到什么結(jié)論?
[答案] 在電阻和通電時間相同時,電流越大,電流產(chǎn)生的熱量越多。
實(shí)驗(yàn)3:探究電熱與通電時間的關(guān)系。
問題6:該實(shí)驗(yàn)要控制什么量不變?怎樣做到?
[答案] 要控制電流和電阻相同,在兩個容器中分別接入相同的電阻絲,加熱不同的時間.
問題7:你能得到什么結(jié)論?
[答案] 在電流和電阻相同時,通電時間越長,電流產(chǎn)生的熱量越多。
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焦耳定律PPT,第二部分內(nèi)容:應(yīng)用示例
類型一 電流的熱效應(yīng)
例1 2017·日照 某學(xué)習(xí)小組在老師的指導(dǎo)下,探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)。他們用的實(shí)驗(yàn)器材如圖18-4-2甲所示,兩個透明容器中密封著等量空氣,U形管中液面最初相平,兩個密閉容器中都有一段電阻絲。
(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線,把圖甲中兩個容器內(nèi)的電阻絲接到電路中。
(2)實(shí)驗(yàn)中通過觀察U形管中液面高度的變化來比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少,這種方法叫________。
(3)連接好電路,閉合開關(guān),通電一段時間后,________(選填“左”或“右”)側(cè)U形管中液面高度變化大,此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,在電流和通電時間均相同的情況下,________越大,電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
(4)讓兩個密閉容器中的電阻一樣大,在其中一個容器的外部將一個相同阻值的電阻和這個容器內(nèi)的電阻并聯(lián)(如圖乙所示)。移走圖甲中的電阻,換接圖乙中的電阻到電路中,重新做這個實(shí)驗(yàn)。此時通過兩容器中電阻的電流不同,在通電時間相同的情況下,觀察U形管中液面高度變化,由此得到的結(jié)論是___________________________________________________。
(5)如果熱量用Q表示,電流用I表示,電阻用R表示,時間用t表示,則Q=________。
[解析] (1)將電源、開關(guān)、滑動變阻器、兩相同的透明容器中的電阻絲逐一順次連接即可,滑動變阻的連線要注意一上一下的原則,如上圖所示。(2)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量不便于用眼睛直接觀察和測量,通過U形管內(nèi)液面高度的變化來反映,這種方法是初中物理常用的轉(zhuǎn)換法。(3)因串聯(lián)電路中各處的電流相等,所以,兩電阻絲串聯(lián)時通過它們的電流相等;由Q=I2Rt可知,在電流和通電時間相同時,右側(cè)電阻較大,其產(chǎn)生的熱量較多,密閉空氣吸收熱量后,體積膨脹,右側(cè)容器中氣體膨脹更大,所以右側(cè)U形管中的液面高度變化明顯。
類型二 焦耳定律——多擋位問題
例2 如圖18-4-5所示為一臺兩擋式電熱水器的內(nèi)部簡化電路,S為溫控開關(guān),當(dāng)S接a時電路中的電流為5 A,當(dāng)S接b時電路的電功率為22 W,求:
(1)R1的電阻。
(2)高溫?fù)鯐r電路的電功率。
(3)在低溫?fù)豕ぷ?0 min,
電流通過R2產(chǎn)生的熱量。
類型三 區(qū)分實(shí)際問題中的電功與電熱
例3 某直流電動機(jī)線圈的電阻是1.5 Ω,把它接在穩(wěn)壓電源上,閉合開關(guān),電動機(jī)正常工作,通過線圈的電流是2 A,在20 s內(nèi)電動機(jī)所做的機(jī)械功是1080 J。問:
(1)這段時間內(nèi),電流通過線圈產(chǎn)生的熱量是多少?
(2)這段時間內(nèi),電流通過電動機(jī)做的功是多少?電源電壓是多少?
(3)如果在工作過程中,電動機(jī)因故障卡住無法轉(zhuǎn)動,此時電動機(jī)中的電流是多少?
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焦耳定律PPT,第三部分內(nèi)容:課堂反饋
1.如圖4-1所示,下列常見電器中不是利用電流熱效應(yīng)工作的是( )
2.某電爐絲電阻為100 Ω,通電10 s產(chǎn)生的熱量為4×103 J,則通過電爐絲的電流是( )
A.2 A B.4 A C.20 A D.40 A
3.電熱器是利用電流的________來加熱的設(shè)備,一臺額定電壓為220 V的電爐,電爐絲電阻為44 Ω,正常工作10 min,電爐絲產(chǎn)生的熱量是________J。
4.如圖4-2所示是探究“電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。請回答:
(1)電流產(chǎn)生的熱量通過U形管中液面的____________來反映,這種研究物理問題的方法叫________法。
(2)為了便于比較兩種電阻絲通過電流后產(chǎn)生熱量的多少,兩個相同的透明容器中密封著質(zhì)量相等且________相同的空氣。
(3)圖甲所示兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來接到電源兩端,這樣做的目的是控制________和____________相同,研究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與________的關(guān)系。
(4)在圖乙中右側(cè)容器外并聯(lián)了一段阻值相同的電阻絲,其目的是研究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與________的關(guān)系。
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