九年级自然科学电热器、电流、焦耳定律浙江版知识精讲.doc

九年级自然科学电热器、电流、焦耳定律浙江版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
熟悉常见的电热器，了解电流的热效应。
认知电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关。
理解焦耳定律的内容、公式、单位和应用。

二. 重点、难点：
掌握焦耳定律的内容，能利用焦耳定律解决电学问题。

［教学过程］
第1课时
一. 电流的热效应
提问：电热器工作时能量是如何转化的？你还能再举其他利用电流热效应的电器吗？电热水器、电热毯、电烘箱、热的快、电取暖器等等。
电热器：用来加热的设备。
主要元件是发热体，由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘体上制成的。

二. 电流热效应的利与弊
学生讨论：热效应的利与弊。
――优点：无污染、热效率高、方便控制和调节温度
――缺点：①在家庭电路中，由于长期的电流热效应，导线外的绝缘层会加速老化，甚至会烧毁绝缘层而引发火灾；
②同时，由于电流热效应，会影响家电的使用性能和寿命。
防止措施：加装散热系统（如散热电扇）或为了更好散热而特别设计的结构（散热窗）。
（学生讨论举例）

三. 电热的计算
（一）探究电热与哪些因素有关
1. 提出问题：电流通过导体产生的热与哪些因素有关呢？
2. 学生猜想：可结合生活经验，并说明简单的理由。
3. 设计实验：出示实验装置，思考采用什么方法和如何利用实验仪器来进行实验。（注意控制变量法的使用）
（1）控制t、I相同，研究电阻与热效应的关系
（2）控制t、R相同，研究电流与热效应的关系
（3）控制I、R相同，研究时间与热效应的关系

4. 进行实验：略
5. 获得结论：当电流相等时，电阻越大，电流产生的热量越多；
当电阻相等时，电流越大，电流产生的热量就越多；
通电的时间越长，电流产生的热量就越多。

第2课时
（二）焦耳定律

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
Q＝I2Rt

（三）电热计算的方法
思考：电吹风机和电熨斗通电时都会发热，哪种电器可以认为能将电能全部转化成内能？
――电熨斗
①若电流所做的功全部转化为电热器的内能，即为纯电阻电路，则：W＝Q
所以，电流发热计算公式：

②若电流所做的功只有一部分转化为热，则只可用焦耳定律来计算

四. 核能：
①原子核在转变过程中所释放的能量叫核能。核能从原子核内部释放，比化学能大得多，核能释放的途径是重核裂变和轻核聚变。
②地球上的能量归根到底来自于两个方面：太阳能和地球本身的核能。
③太阳是通过内部热核聚变反应，不断地向周围空间辐射光和热。
④地球对太阳能的吸收：一是升高温度，以内能的形式吸收。二是通过化学作用或植物的光合作用，将太阳能转化为物体体内的化学能或生物质能储存起来。
能量守恒定律：能量既不消灭，也不能创生。它只能从一种形式转化为另一种形式或从一物体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中能量的总量保持不变。
能量守恒定律是自然界重要的规律，它指导人类的生活和生产活动。

能源与社会发展：
能源家族
①化石能源：千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的能源。
②一次能源：从自然界直接获取的能源。
③二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源。
④生物质能：由生命物质提供的能量。
⑤不可能在短期内从自然界中得到补充的能源属于不可再生能源。

能源的三次技术革命
①第一次能源技术革命的标志是钻木取火。人类从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪作为主要能源的时代的到来。
②第二次能源技术革命的标志是蒸汽机的发明。人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，人类的主要能源由柴薪向煤、石油等化石能源转化。
③第三次能源技术革命的标志是发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆。核电已经成为一种相当成熟的技术，由于核电比火电更清洁、安全、经济，核能在许多发达国家已经成为常规能源。
能源的转移和转化的方向性
①内能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。
②由于某些摩擦而使动能转化的内能，虽然没有消失，但不能利用。
③能量是在转化或转移过程中才能得以利用，是有条件和代价的。

能源与环境
①能量失控会造成危害。火灾是一种典型的失控能量释放，大部分火灾是由于不遵守安全规则引起的，火灾的直接原因是乱丢火种，输电线破损和超负荷运行引起的。
②能源消耗对环境的影响，大量燃烧化石能源势必造成空气污染和温室效应的加剧。

能源危机和未来的理想能源
①由于人类消耗能量迅速增长，化石能源不能长期满足人类的要求，将会出现能源危机，新能源的开发和利用势在必行。
②理想能源的四个条件：
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，足够便宜，可以保证多数人用得起；第三，相关技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。

【典型例题】
例1. 两电阻串联在电路中，其R1＝4欧，R2＝6欧，电源电压10伏，那么在1分钟时间内电流通过各电阻产生的热量是多少？总共产生了多少热量？
解析：已知电阻电压和时间，利用来计算
又串联电路里，总热量是各电阻的热量之和

例2. A、B、C、D四个相同的容器，里面分别装有质量相等、温度相同的水，现用相同的电阻丝做成线圈（长度与线圈的圈数成正比），如图所示连入电路，并分别放入A、B、C、D四个容器里，若同时开始通电，经过一段时间后，水温升得最高的容器是（ ）
解析：B最高，AB相比用

例3. 一把“220V，40W”的电烙铁L，接在如图所示的220V的电路中，当开关S闭合时，电烙铁L可以正常使用。当电烙铁暂不用时，为了避免电烙铁过热，可把开关S断开，将电阻R串联在电路中。此时电烙铁L的实际功率为14.4W，问串联电阻R的阻值应为多少？（设电烙铁的电阻不随温度变化）

解析：电路中串联
过程：
与R串串联时

答案：

例4. 指出下列各种现象中，能量是如何转化的？
电动机带动抽水机工作 ____能转化为____能
点燃的蜡烛 ____能转化为____能
双手摩擦 ____能转化为____能
白炽灯的灯丝变热和发光 ____能转化为____能
内燃机的压缩冲程中 ____能转化为____能
物体在阳光照射下温度升高 ____能转化为____能
流星穿过大气层时会变得炽热 ____能转化为____能
飞行的子弹射穿木板后子弹温度会升高 ____能转化为____能
将一块冰放在地面上拖，冰会熔化 ____能转化为____能
反复弯折一根铁丝，弯折部分温度会升高 ____能转化为____能
擦燃火柴 ____能转化为____能
金溪水电站发电 ____能转化为____能
水蒸气对活塞做功 ____能转化为____能
解析：注意分析原来具有什么能，后来转变成什么能

【模拟试题】（答题时间：70分钟）
一. 选择题
1. 如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新提包的力不做功的是（ ）

2. 下列属于费力杠杆的是（ ）

3. 如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是

A. 重力势能减小，弹性势能增大
B. 重力势能增大，弹性势能增大
C. 重力势能减小，弹性势能减小
4. 在图中，属于省力杠杆的是（ ）

5. 一个杆秤，如果秤砣被磨损掉一部分，则它称得的质量比被称物体实际质量 （ ）
A. 小. B. 大 C. 相等 D. 无法判定
6. 如图所示杠杆，O是支点，中间挂一重物G，如果在杠杆的另一端M处加一个力F使杠杆平衡，且要求所加的力要最小，则这个力（ ）

A. 应沿MQ方向 B. 应沿MP方向
C. 应沿MN方向 D. 可沿任意方向
7. 下列各个过程中要做功的是（ ）
A. 人提水桶水平匀速走了10m B. 人用力推车，但车未动
C. 沿斜面将物体匀速移动5m D. 冰块在冰面上自由滑行
8. 某学生从底楼匀速走上二楼，第一次花费30s，第二次花费20s。则两次上楼过程中，学生所做的功（ ）
A. 第一次较大 B. 第二次较大 C. 两次一样大 D. 不知楼高不好判断
9. 一根轻质杠杆，在左右两端分别挂上200N和300N的重物时，杠杆恰好平衡。若将两边物重同时增加50N，则杠杆（ ）
A. 左端下沉 B. 右端下沉 C. 仍然平衡 D. 无法确定
10. 如图所示，杠杆处于平衡状态，Ｆ的力臂是（ ）
A. OF B. OD C. OC D. OA

11. 标有“220V 40W”和“36V 40W”的两只电灯都正常发光时，下列判断正确的是（ ）
A. “220V 40W”的灯较亮 B. “36V 40W”的灯较亮
C. 通过它们的电流不同，所以亮度不同 D. 两只灯的亮度相同
12. 2003年10月16日，“神舟”五号载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天”梦，2005年10月“神舟”六号又实现了多人多天，有人参与空间科学实验的航天壮举，当飞船减速着陆时，飞船的（ ）
A. 动能增加，重力势能减少 B. 动能减少，重力势能减少
C. 动能不变，重力势能不变 D. 动能不变，重力势能减少
13. 某家用电器正常工作时的功率约为300瓦，则它可能是（ ）
A. 空调器 B. 白炽灯 C. 洗衣机 D. 复读机
14. 下面的现象中属于做功使物体内能增加的是（ ）
A. 水蒸气将水壶盖顶起 B. 用火炉给水加热
C. 钢锯条在水泥地上摩擦变热 D. 用太阳能热水器对水加热
15. 已知烟煤的热值是2.9×107J／kg，那么（ ）
A. 2千克烟煤完全燃烧时一定放出5.8×107焦耳的热量
B. 1千克烟煤燃烧时一定能放出2.9×107焦耳的热量
C. 1千克烟煤温度降低1℃释放出2.9×107焦耳的热量
D. 10千克烟煤的热值为2.9×108焦／千克
16. 额定电压相同的甲乙两灯，并联接在某电路中都正常发光，但甲比乙暗，下列说法正确的是（ ）
A. 甲灯的额定功率和实际功率都大 B. 乙灯的额定功率和实际功率都大
C. 甲灯的额定功率小，实际功率大 D. 乙灯的额定功率小，实际功率大
17. 如图1所示，开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆，在图２中正确表示开瓶盖时该杠杆的支点、动力和阻力的是（ ）

18. 甲用50N水平力推动一个重100N的箱子在水平地板上前进1m，所用时间为1s；乙匀速举高这个箱子1m，所用时间为2.4s. 比较甲推箱子、乙举箱子所做的功Ｗ甲、Ｗ乙和做功的功率Ｐ甲、Ｐ乙，有（ ）
A. Ｗ甲＞Ｗ乙，Ｐ甲＞Ｐ乙 B. Ｗ甲＜Ｗ乙，Ｐ甲＜Ｐ乙
C. Ｗ甲＞Ｗ乙，Ｐ甲＜Ｐ乙 D. Ｗ甲＜Ｗ乙，Ｐ甲＞Ｐ乙
19. 如图所示，一根尺子，在中点支起，两边挂上砝码，恰好平衡，在下列情况中，仍能保持平衡的是（ ）

A. 左右两边砝码组合向内移动一格
B. 左右两边砝码组各减少一只
C. 左右两边砝码组合减少一半砝码
D. 左右两边砝码组各向外移动
20. 如图，每个钩码的重力为0.5N，杠杆在水平位置平衡，则弹簧秤的读数（ ）

A. 等于2N B. 大于2N C. 小于2N D. 都有可能
21. 下面的现象中属于做功使物体内能增加的是（ ）
A. 水蒸气将水壶盖顶起 B. 用火炉给水加热
C. 钢锯条在水泥地上摩擦变热 D. 用太阳能热水器对水加热
22. 两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面,留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是（ ）

A. 落在a处的大 B. 落在b处的大
C. 两个一样大 D. 无法比较大
23. 如图所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以2米/秒的速度匀速运动，此时弹簧秤B的读数为8牛顿，如果动滑轮，绳子，弹簧秤的重力和摩擦均不考虑，那么物体A与水平面的摩擦力以及2秒内F所做的功分别为（ ）

A. 8牛顿，32焦耳 B. 16牛顿，32焦耳
C. 8牛顿，64焦耳 D. 16牛顿，64焦耳

二. 填空题
24. 各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。

25. 如图所示，小明用滑轮组匀速提起一个重为600N的物体A，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力为250N，不计绳重和摩擦，人拉绳做功的功率为__________W，滑轮组的机械效率为_____，动滑轮重_____N。

26. 学校跳绳比赛中，小红同学1分钟跳了120次，每次跳起的高度为5厘米，已知她的质量是40kg，那么小红同学跳绳时的平均功率为 瓦，跳一次做的功是 焦。（g=10N/kg）
27. 如图所示的电路中，电源电压为6V，开关S断开时，电流表的示数为0.3A，开关S闭合时电流表的示数为0.5A，则电阻R2的阻值为 欧，R1消耗的功率是 瓦。

28. 下图是小亮测定斜面机械效率的装置图。每次实验时，被拉的小车沿同一斜面匀速向上运动。下表是小亮设计的记录数据的表格。

（1）“较陡”时，做的有用功为_________；总功为_________；机械效率为_________；
（2）分析表格中的实验数据，你能得到哪些结论？（要求写两条）
a．______________________________________________________________________；
b．_____________________________________________________________________。

三. 计算题
29. 有一台抽水机能在1小时内将30米3的水送到18米高的水塔上（g取10N/kg），求：
（1）抽水机在1小时内所做的功；
（2）抽水机的功率。
30. 某工地用图所示的滑轮组匀速提升质量为500kg的物体，在重物上升0.8m的过程中，拉力F的功率为2500W，此时滑轮组的机械效率为80％，求：
（1）滑轮组做的有用功（g取10N／kg）。
（2）重物上升的速度。

31. 导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的长度，横截面积和材料。小明根据白炽灯常在开灯瞬间灯丝被烧断的现象，提出了导体的电阻还与温度有关的观点。为了证明他的观点，他设计了一个实验，如右图所示：将一废日光灯灯丝、一只电流表和一个标有“2.5V、1W”的小灯泡串联在4.5V电源上，闭合开关，电流表的读数为0.4A, 小灯泡较亮，小明用酒精灯外焰加热日光灯灯丝，发现小灯泡逐渐变暗，当电流表的读数为0.3A，小明移去酒精灯，小灯泡又逐渐变亮。
根据上述材料，请你认真分析后，回答下列问题：
（1）小明所提出的观点，从科学方法上来说，是一种__________
（2）加热前后，废灯丝电阻值的变化范围是多少？
（3）当电流表读数为0.3A时，小灯泡的实际功率是多少？

【试题答案】
一. 选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
D
A
D
B
A
C
C
A
C
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
D
B
C
C
A
B
C
D
C
B
21
22
23

C
B
B

二. 填空题
24. 电能转化为内能 双手摩擦产生热量
25. 75 80% 150
26. 40 20
27. 20 1.2
28. 2焦 4焦 50%
坡度越陡，越费力
坡度越陡，机械效率越高

三. 计算题
29. （1）5.4×105焦
（2）150W
30. （1）4000焦
（2）0.4米/秒
31. （1）假设
（2）5欧—8.75欧
（3）0.5625W

用心 爱心 专心