九年級物理《18.4焦耳定律》

1、第十八章第十八章 第第4節(jié)節(jié) 焦耳定律焦耳定律你知道嗎你知道嗎? 星期天,小東的媽媽出門前囑咐小東別看電視,得先完成作業(yè),可是小東等媽媽一走,就看起了電視,直到媽媽回來前才開始做作業(yè),媽媽問小東為何沒有做完作業(yè),小東說作業(yè)太難,可是小東媽媽只用了一招就知道小東說了謊,請問,他媽媽是怎樣做的?她摸了摸電視機(jī)的的散熱窗，發(fā)現(xiàn)那兒還熱著呢她摸了摸電視機(jī)的的散熱窗，發(fā)現(xiàn)那兒還熱著呢你有類似的經(jīng)歷嗎，這個(gè)故事對你有什么啟示？你有類似的經(jīng)歷嗎，這個(gè)故事對你有什么啟示？ 電流通過電流通過導(dǎo)體時(shí)電導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能（熱內(nèi)能（熱能）能） 這些用這些用電器工作電器工作時(shí)的共同時(shí)的共同點(diǎn)是什么點(diǎn)是什么?熱

2、水器熱水器電烤箱電烤箱生活中，還有哪些用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象生活中，還有哪些用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生？請舉些例子。產(chǎn)生？請舉些例子。電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。電流的熱效應(yīng)。一、電流的熱效應(yīng)一、電流的熱效應(yīng)利用利用電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)來加熱的設(shè)備：來加熱的設(shè)備：_電熱器電熱器思考：思考：電爐絲和導(dǎo)線串電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)接入電路，聯(lián)接入電路，為什么為什么電電爐絲爐絲熱的熱的發(fā)紅發(fā)紅，而導(dǎo)線，而導(dǎo)線卻幾乎卻幾乎不發(fā)熱不發(fā)熱？提出問題提出問題: 電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有

3、關(guān)？有關(guān)？電爐電爐你的猜想是；你的猜想是；電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與_有關(guān)。3 3、相同的導(dǎo)線，如果將燈泡換成大功率的電爐，導(dǎo)線將顯著發(fā)、相同的導(dǎo)線，如果將燈泡換成大功率的電爐，導(dǎo)線將顯著發(fā)熱，甚至燒壞導(dǎo)線熱，甚至燒壞導(dǎo)線2 2、電熨斗，它通電時(shí)間過長，一不小心，就會(huì)燙壞衣料、電熨斗，它通電時(shí)間過長，一不小心，就會(huì)燙壞衣料你的猜想是；你的猜想是；電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與_ 有關(guān)。有關(guān)。 你的猜想是；你的猜想是；電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量與_ 有關(guān)。通電時(shí)間通電時(shí)間電流大小電流大小猜想：猜想：導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的電阻 導(dǎo)體的電阻導(dǎo)體的

4、電阻通電時(shí)間通電時(shí)間電流大小電流大小1、電爐絲和導(dǎo)線是串聯(lián)的，通電時(shí)電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)、電爐絲和導(dǎo)線是串聯(lián)的，通電時(shí)電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不熱。線卻幾乎不熱。【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】討論討論1：當(dāng)大家猜想電熱與多個(gè)因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)研究時(shí)應(yīng)用：當(dāng)大家猜想電熱與多個(gè)因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)研究時(shí)應(yīng)用 什么方法去研究？什么方法去研究？ 控制變量法控制變量法討論討論2：（：（觀察實(shí)驗(yàn)裝置觀察實(shí)驗(yàn)裝置）（1）用什么方法去觀察不可見的物理量（電熱）？用什么方法去觀察不可見的物理量（電熱）？電熱電熱 通過空氣受熱膨脹程度，觀察產(chǎn)生熱量的多少。通過空氣受熱膨脹程度，觀察產(chǎn)生熱量的多少。 像這種利用物理量產(chǎn)生的效應(yīng)來觀

5、察不可見的物理量像這種利用物理量產(chǎn)生的效應(yīng)來觀察不可見的物理量的方法叫的方法叫轉(zhuǎn)換法。轉(zhuǎn)換法。 實(shí)驗(yàn)中，通過觀察兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，通過觀察兩個(gè)U形管中染色水柱液面高度的形管中染色水柱液面高度的變化來判斷產(chǎn)生熱量的多少。變化來判斷產(chǎn)生熱量的多少。 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置（2）如何比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量）如何比較電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少？的多少？ 實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 研究電熱與電阻的關(guān)系研究電熱與電阻的關(guān)系應(yīng)控制不變的物理量：應(yīng)控制不變的物理量：應(yīng)變化的物理量：應(yīng)變化的物理量：怎樣才能使不同的電阻怎樣才能使不同的電阻有相等有相等的電流和通電時(shí)間的電流和通電時(shí)間？將不同的電阻將不同的電阻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：電流電

6、流和和通電時(shí)間通電時(shí)間相同相同電阻電阻R1 = 5 R2 = 10 A串聯(lián)串聯(lián)實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。 實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 研研究電熱與電流的關(guān)系究電熱與電流的關(guān)系應(yīng)控制不變的物理量：應(yīng)控制不變的物理量：應(yīng)變化的物理量：應(yīng)變化的物理量：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過一在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)

7、電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻電阻和和通電時(shí)間通電時(shí)間相同相同電流電流怎樣才能使相同的電阻通過的怎樣才能使相同的電阻通過的電流電流不相等不相等呢呢？ 在電阻和電流相同的情況下，在電阻和電流相同的情況下，通電時(shí)間通電時(shí)間越長，這個(gè)電越長，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。阻產(chǎn)生的熱量越多。電熱與通電時(shí)間的關(guān)系：電熱與通電時(shí)間的關(guān)系：剛才觀察：在電阻和電流不變的情況下，剛才觀察：在電阻和電流不變的情況下， 通電時(shí)間加長，通電時(shí)間加長，U形管中液體的形管中液體的液面液面是如何變化的？你能得出什么結(jié)論？是如何變化的？你能得出什么結(jié)論？ 請同學(xué)們對以上實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)：請同學(xué)們對以上實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與

8、電流、電阻和通電時(shí)間的電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量多少與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。關(guān)系。 焦耳定律焦耳定律（自主學(xué)習(xí)）（自主學(xué)習(xí)）Q = I R t 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時(shí)間時(shí)間J A S公式：公式：意義意義：單位：單位： 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流電流的二次方的二次方成正比，跟導(dǎo)體的成正比，跟導(dǎo)體的電阻電阻成正成正比，跟比，跟通電時(shí)間通電時(shí)間成正比。成正比。 焦耳焦耳 (18181889)二、焦耳定律二、焦耳定律內(nèi)容：內(nèi)容：強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào):電熱跟電熱跟電流電流的的二次方二次方成正比。成正比。 焦耳致力于熱功當(dāng)量的精確測定達(dá)焦耳致力于熱功當(dāng)量的精確測定達(dá)4040年之久年

9、之久. .他用實(shí)驗(yàn)證明他用實(shí)驗(yàn)證明“功功”和和“熱量熱量”之間有確定的關(guān)之間有確定的關(guān)系，為熱力學(xué)第一定律的建立確定了牢固的實(shí)驗(yàn)系，為熱力學(xué)第一定律的建立確定了牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)基礎(chǔ). . 焦耳是英國物理學(xué)家焦耳是英國物理學(xué)家. .他一生他一生的大部分時(shí)間是在實(shí)驗(yàn)室里度過的的大部分時(shí)間是在實(shí)驗(yàn)室里度過的.1840.1840年，焦耳通過大量的實(shí)驗(yàn)終年，焦耳通過大量的實(shí)驗(yàn)終于確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流的于確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律就，跟通電時(shí)間成正比，這個(gè)規(guī)律就是焦耳定律。是焦耳定律。 我們學(xué)習(xí)了焦耳定律，怎樣回

10、答前面的問題？我們學(xué)習(xí)了焦耳定律，怎樣回答前面的問題？導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，通過的電導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，通過的電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱呢？紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱呢？ 答：電爐通過導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線答：電爐通過導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線中的電流跟電爐絲中的電流相等，中的電流跟電爐絲中的電流相等，但但電爐絲的電阻電爐絲的電阻比比連接電爐絲的導(dǎo)連接電爐絲的導(dǎo)線電阻大得多線電阻大得多，根據(jù)焦耳定律，根據(jù)焦耳定律Q Q= =I I2 2RtRt可可知知，電流相等時(shí)，電阻大的電流相等時(shí)，電阻大的，相，相同時(shí)間里產(chǎn)生的熱量同時(shí)間里產(chǎn)生的熱量較多較多，所以電，所以電爐

11、絲很熱，而導(dǎo)線卻幾乎不熱。爐絲很熱，而導(dǎo)線卻幾乎不熱。焦耳定律的理論推導(dǎo)焦耳定律的理論推導(dǎo)電流通過導(dǎo)體時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，消耗的電電流通過導(dǎo)體時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量（純電阻導(dǎo)體）能全部用來產(chǎn)生熱量（純電阻導(dǎo)體）電流對純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電電流對純電阻導(dǎo)體時(shí)所做電功全部轉(zhuǎn)化為電熱功全部轉(zhuǎn)化為電熱Q=W=UItQ=W=UIt對于純電阻導(dǎo)體對于純電阻導(dǎo)體U=IRU=IRQ=W=UIt=IRIt=IQ=W=UIt=IRIt=I2 2RtRt焦耳定律： Q=W=Pt=UIt= (只適用于純電阻電路)焦耳定律的公式擴(kuò)展焦耳定律的公式擴(kuò)展Q=I2Rt與與W=IUt的區(qū)別的區(qū)別W=IUt 公式求得的是公式求得的是總消耗的電能；總消耗的電能； Q=I2Rt 公式求得的是在總電能中公式求得的是在總電能中部分轉(zhuǎn)發(fā)為熱能的能量部分轉(zhuǎn)發(fā)為熱能的能量W Q電熱與電功的關(guān)系：電熱與電功的關(guān)系：請比較電爐與電風(fēng)扇的的工作特點(diǎn)請比較電爐與電風(fēng)扇的的工作特點(diǎn)純電阻電路：純電阻電路：非純電阻電路：非純電阻電路： 在消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量的情況下，焦耳在消耗的電能全部用來產(chǎn)生熱量的情況下，焦耳定律的推導(dǎo)定律的推導(dǎo) : :像像電爐電爐這種這種只把電能只把電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（熱能）內(nèi)能（熱能）的的用電器。用電器。 Q Q = =W W像電風(fēng)扇（像電風(fēng)扇（電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)）這種把）這種把電能電能主要