初中物理电流的热效应实验

《科学探究：电流的热效应》教学设计

————附：《科学探究：电流的热效应》导学案

【教学目标】

知识与技能

1、知道电流的热效应。

2、知道电流的热效应与那些因素有关。

过程与方法

通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关。

情感、态度与价值观

1、领悟“从生活走向物理，将物理应用于生活”这一课改基本理念。

2、通过实验探究，培养合作学习的态度与意识。

【教学重难点】

重点探究电流的热效应与哪些因素有关。

难点培养学生的科学探究能力。

【教具准备】

1.5v 电池四节、开关、导线、定值电阻5Ω 一个、10Ω 两个、电流表、滑动变阻器、探头式数字温度计、口香糖锡纸等。

课前准备

观察：（1）在你家有哪些用电器属于电热器?记录下来。

（2）利用网络了解野外生存取火法之一“口香糖纸+电池”。

【创设情景，引入新课】

导入新课

生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。

教师提问：

（1）PPT 图中用电器通电时都会产生什么现象？

（2）说明电流在工作过程中消耗的电能转化成了什么能？

学生根据课本129 页上半部分内容总结得出：电流通过导体时电能转化成热能，这个现象叫电流

的热效应。

观看户外取火视频：电池+口香糖锡纸。

结合学案问题思考，用锡纸把电池两极直接相连，相当于把电池路，造成线路中过大。

模拟

热效应实验

热效应实验仪包括热机和热泵。当作为热机时，来自热端的热的热量被用来作功，从而有电流流过负载电阻，由此可以得到热机的实际效率和理论最大效率。当作为热泵时，将热量从低端传到热端，从而可以得到热泵实际性能系数和理论最大系数。

热效应实验仪基本元件是被称为帕尔帖器件的热电转换器。为了模拟热学教材中具有无限大热池和无限大冷池的理论热机，帕尔帖器件的一端通过向冷池加冰保持低端温度不变，而帕尔帖器件的另一端利用加热器电阻保持热端温度稳定。 1. 历史背景

把热能转换为电能的所谓电热效应的发展已有一个半世纪的历史。这是与温度梯度的存在有关的现象，其中重要的是温差电现象。但是，由于金属的温差电动势很小，只是在用作测量温度的温差电偶方面得到了应用。半导体出现后，发现它能得到比金属大得多的温差电动势，在热能与电能的转换上，可以有较高的效率。因此，在温差发电、温差致冷方面获得了发展。

1821年，德国物理学家塞贝克发现不同金属的接触点被加热时，产生电流，这个现象被称之为塞贝克效应，这就是热电偶的基础。

然后在1834年帕尔帖发现了塞贝克效应的逆效应，即当电流流过不同金属的接点时，有吸热和放热现象，取决于电流流入接点的方向。

现在，使用Pn结实现塞贝效应，

实验10 探究电流的热效应（或焦耳定律）

典例 （2011年中考·广西崇左卷）小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度。

(1)根据 法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量相等。

(2)小红问小明：“打开水龙头就可以得到水，干嘛不用水代替煤油？”对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为最合理的是 。

A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值

C．因为煤油有比较小的密度 D．因为煤油有比较小的比热容

(3)实验中，小明和小红发现烧瓶B中温度计的示数升高的快。这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，产生的热量越多。

(4)小红把实验装置作了一些改动：在相同的烧瓶A、B中装满煤油，用细玻璃管代替温度计做实验，当煤油温度上升时，会看到细玻璃管内的液面明显上升。下列实验中也用到这种思想和方法的是 。

A．将不同的电阻丝分别接到同一

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。 重点：短路电流的效应实用计算方法。 难点：短路电流的效应计算公式。 一、短路电流电动力效应

1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。

当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。 2．电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。 3．两平行导体间最大的电动力

载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。

（N）

式中：i1 、i2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A； L—平行导体长度，（m）； ɑ—导体轴线间距离，（m）； Kf—形状系数。

形状系数Kf：表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。 实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数Kf取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数Kf可取为1。

电动力的方向：两

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。 重点：短路电流的效应实用计算方法。 难点：短路电流的效应计算公式。 一、短路电流电动力效应

1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。

当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。 2．电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。 3．两平行导体间最大的电动力

载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置等多种因素。

（N）

式中：i1 、i2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值，A； L—平行导体长度，（m）； ɑ—导体轴线间距离，（m）； Kf—形状系数。

形状系数Kf：表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。 实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数Kf取为1；对于矩形导体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数Kf可取为1。

电动力的方向：两

化学反应热效应的测定实验

一、实验要求

⒈学会测定化学反应热效应的一般原理和方法，测定锌与硫酸铜反应的热效应。 ⒉学习准确浓度溶液的配制方法。

⒊掌握利用外推法校正温度改变值的作图方法。 二、实验原理

对一化学反应，当生成物的温度与反应物的温度相同，且在反应过程中除膨胀功以外不做其它功时，该化学反应所吸收或放出的热量，称为化学反应热效应。若反应是在恒压条件下进行的，则反应的热效应称为恒压热效应Qp，且此热效应全部增加体系的焓（ΔH），所以有 ΔH = Qp

式中ΔH为该反应的焓变。对于放热反应ΔrHm为负值，对于吸热反应ΔrHm为正值。

例如，在恒压条件下，1mol锌置换硫酸铜溶液中的铜离子时，放出216.8 kJ的热量，即

Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu ΔrHm=–216.8 kJ·mol-1

测定化学反应热效应的基本原理是能量守恒定律，即反应所放出的热量促使反应体系温度的升高。因此，对上面的反应，其热效应与溶液的质量（m）、溶液的比热（c）和反应前后体系温度的变化（ΔT ）有如下关系 Qp = - (cmΔT+KΔT)

式中K为热量计的热容量，即热量计本身每升温1度所吸收的

物理电热器教案及课件

第三节 电热器 电流的热效应

物理电热器教案及课件

各式各样的家用电热器

电水壶

物理电热器教案及课件

一、电热器 1.利用电流的热效应工作的装置 1.利用电流的热效应工作的装置 2.电流通过导体时， 2.电流通过导体时，导体发热的现象 电流通过导体时 电流的热效应 电流的热 3.发热体是由熔点高、电阻率大的材料做 3.发热体是由熔点高、电阻率大的材料做 发热体是由熔点高 成的

物理电热器教案及课件

二、影响电流热效应的因素 问题： 问题： 电流通过电热器所产生的热量与哪些 因素有关？ 因素有关？ 猜想： 猜想： 电阻的大小、电流的大小、 电阻的大小、电流的大小、通电 时间的长短 研究方法： 研究方法： 控制变量法

物理电热器教案及课件

观察电热的方法： 观察电热的方法：

方法一

方法二

电热丝发热使 煤油升温而膨胀

电热丝发热， 电热丝发热， 点燃火柴

物理电热器教案及课件

1.研究电阻的大小对产生热量多少的影响 研究电阻的大小对产生热量多少的影响 研究电阻需要控制的变量： 需要控制的变量： 电流和 电流和通电时间 方法： 方法： 将两阻值不同的电阻丝组成串联电路， 阻值不同的电阻丝组成串联电路 将两阻值不同的电阻丝组成串联电路， 把火柴棒插入电阻圈

1

1.5 化学反应热效应的计算

1.5.1 状态函数法计算恒压与恒容反应热——赫斯（Hess）定律

不管恒压或恒容化学反应是一步完成还是分几步完成，它们的热效应相同。这就是赫斯定律，其本质为状态函数法。如：

1Na(s)?Cl2(g)?NaCl(s)

2

是下面三个反应之和：

（1）

??H298??411.00kJ?mol-1

Na(s)?H2O(l)?NaOH(s)?

1 H2(g) 2 （2）

??H298??140.89kJ?mol-1

1 1

H2(g)?Cl2(g)?HCl(g) 22

（3）

??H298??92.31kJ?mol-1

2O(l) HCl(g)?NaOH(s)?NaCl(s)?H

（4）

??H298??177.80kJ?mol-1

第一个反应的热效应也是后三个反应的热效应之和：

－411.00=(－140.89)+(－92.31)+(－177.80)

赫斯定律是赫斯在1840年从实验中总结出来的，当时热力学第一定律还未发现。热力

学第一定律发现之后，这个定律就成了热力学第一定律的必然结果了，因恒压热效应?H和恒容热效应?U都是状态函数，它们只与体系的始末态有关，而与具体途径无关。

化学反应原理·化学反应与能量变化

知识点总结一·化学反应中的热效应

一、化学反应的焓变

1.反应热与焓变

（1）反应热：化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。

（2）焓与焓变

①焓是与物质内能有关的物理量。常用单位：，符号： H

②焓变(ΔH)：在条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为化学反应的焓变。符号：，单位：或

表1-1 反应热与焓变的关系 —— 反应热 焓变 不同点 概 念 化学反应释放或吸收的热量 化学反应中生成物的总焓与反应物的总焓之差 “+”表示反应吸热；“-”表示反应吸热 可以通过实验直接测得，也可以利用已知数据和盖斯定律通过计算求得 “+”“-” 相同点 的意义 数据来源 联 系 在恒温恒压条件下进行的化学反应，其热效应等于反应的焓变，如敞口容器中进行的化学反应 2.放热反应和吸热反应： 表1-2 放热反应和吸热反应的比较 定义 能量变化 与化学键的关系 表示方法 放热反应 在化学反应过程中，热量的反应 E反应物E生成物，能量的过程 吸热反应 在化学反应过程中，热量的反应 E反应物E生成物，能量的过程 ?H = 反应物的键能总和 - 生成物的键能总和 生成

2012高二化学反应原理 课时练习

化学反应中的热效应基础练习

高二( )班 学号 姓名 一、选择题(第小题均只有一个选项符合题意)

1.目前世界上最重要的矿物燃料是 A．水煤气 B．CO C．石油 D．天然气 2. 下列反应中，即属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是 A.Ba(OH)2.8H2O与NH4Cl反应 B.铝与稀盐酸

C.灼热的炭与CO2反应 D.甲烷与O2的燃烧反应 3. 下列说法正确的是

A．反应条件是加热的反应都是吸热反应 B．化学反应除了生成新的物质外，通常放出大量热 C．物质燃烧一定是放热反应 D．放热的化学反应不需要加热就能发生 4. 质量相同的氢气分别与足量的氧气点燃充分反应，在（1）生成液态水，（2）生成水蒸气两种情况下

A、