焦耳定律專題知識培訓(xùn)

1、電爐絲經(jīng)過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線經(jīng)過電流相同，為何電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)燒?焦耳定律專題知識培訓(xùn)第1頁第十八章 第4節(jié)焦耳定律焦耳定律專題知識培訓(xùn)第2頁 上周六，我們班劉明同學(xué)父親出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。父親回來時看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興?？墒歉赣H 后就發(fā)覺，劉明剛看過電視。生活中的物理用手一摸電視機(jī)后蓋誰知道他爸是根據(jù)什么道理判定的嗎？生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第3頁電熱器電熱油汀電 爐電暖器電水壺電熨斗電飯鍋熱得快電熱器： 利用電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能裝置。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第4頁一、電流熱效應(yīng) 電流經(jīng)

2、過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流熱效應(yīng)。電熱器主要組成部分是發(fā)燒體。發(fā)燒體是由電阻率大、熔點高電阻絲纏繞在絕緣材料上制成。電熱器就是利用電流熱效應(yīng)工作焦耳定律專題知識培訓(xùn)第5頁電爐絲經(jīng)過導(dǎo)線接到電路里，電爐絲和導(dǎo)線經(jīng)過電流相同，為何電阻絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)燒?提出問題：電流經(jīng)過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量多少跟什么原因相關(guān)？焦耳定律專題知識培訓(xùn)第6頁試驗方法:現(xiàn)象一：電爐絲通電能產(chǎn)生熱量，不通電不產(chǎn)生熱量。猜測二：導(dǎo)體產(chǎn)生熱量可能與通電時間相關(guān)。猜測三：導(dǎo)體產(chǎn)生熱量可能與導(dǎo)體電阻 相關(guān)?，F(xiàn)象二：電阻絲通電時間越長產(chǎn)生熱量越多。事實：電阻絲材料是鎳鉻合金絲，導(dǎo)線材料是銅。猜測一：導(dǎo)體產(chǎn)生熱量可能

3、與電流相關(guān)控制變量法焦耳定律專題知識培訓(xùn)第7頁因為電流經(jīng)過用電器產(chǎn)生熱量多少不易直接進(jìn)行觀察比較，試驗中怎樣將它變?yōu)楸阌谥苯佑^察比較現(xiàn)象呢？轉(zhuǎn)化法想一想 議一議焦耳定律專題知識培訓(xùn)第8頁試驗方法： 二、探究電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟哪些原因相關(guān) 試驗原理： 當(dāng)電流經(jīng)過電阻絲時，電流產(chǎn)生熱量就使燒瓶中煤油溫度升高、體積膨脹，瓶塞上面原來一樣高液柱就會逐步上升.電流產(chǎn)生熱量越多，液面就會上升得越高.我們能夠經(jīng)過管中液面上升高度比較電流產(chǎn)生熱量. 控制變量法：物理學(xué)中對于多個變量問題，通常使其它量相同，只改變其中一個量大小，從而使問題得到簡化。我們稱此方法為控制變量法焦耳定律專題知識培訓(xùn)第9頁演示電阻絲

4、一、探究電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電阻關(guān)系結(jié)論：在電流和通電時間相同時，導(dǎo)體電阻越 大 產(chǎn)生熱量越多。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第10頁演示電阻絲二、探究電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與通電時間關(guān)系結(jié)論：在電流和電阻相同時，通電時間越長，產(chǎn)生熱量越多。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第11頁演示電阻絲三、探究電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流關(guān)系結(jié)論：在通電時間和電阻相同時，電流越大產(chǎn)生熱量多。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第12頁在電流和通電時間相同時，電阻越大，電流產(chǎn)生熱量越多. 在電阻和通電時間相同時，電流越大，電流產(chǎn)生熱量越多. 深入研究表明電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流平方成正比. 在電流和電阻相同時，通電時間越長，電流產(chǎn)生熱量越多.

5、123試驗分析焦耳定律專題知識培訓(xùn)第13頁1.內(nèi)容：電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟電流二次方成正比，跟導(dǎo)體電阻成正比，跟通電時間成正比. 2.公式： Q = I2Rt 英國物理學(xué)家焦耳做了大量試驗，于1840年最先準(zhǔn)確地確定電流產(chǎn)生熱量跟電流、電阻和通電時間關(guān)系，即焦耳定律. 得出結(jié)論（3）意義：熱量 電流 電阻 時間（4）單位：J A S焦耳定律專題知識培訓(xùn)第14頁焦耳定律理論推導(dǎo)電流經(jīng)過導(dǎo)體時，假如消耗電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化為其它形式能量，那么，電流產(chǎn)生熱量Q就等于消耗電能W。即: Q = W = UIt = IRIt = I2Rt 焦耳定律專題知識培訓(xùn)第15頁依據(jù)電功公式和歐姆定律推

6、導(dǎo)焦耳定律. 純電阻電路：W=Q=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt非純電阻電路：WQ (WUIt =EQ)焦耳定律適合用于任何用電器熱量計算，對與純電阻電路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t來計算熱量.Q = W = UIt =IRIt = I2Rt依據(jù)歐姆定律U = IR又W = UIt若電流做功全部用來產(chǎn)生熱量即Q = W注意：得出結(jié)論焦耳定律專題知識培訓(xùn)第16頁電功和電熱關(guān)系（W和Q關(guān)系） 在純電阻電路中 (電路中只有純電阻用電器，電能幾乎全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能） W = Q （W= UIt） =（Q=I2Rt） 在非純電阻電路中：（如電流經(jīng)過電動機(jī)做功時，大部分電能轉(zhuǎn)化

7、為機(jī)械能） W Q （W= UIt） （Q=I2Rt） 焦耳定律專題知識培訓(xùn)第17頁探討幾個用電器能量轉(zhuǎn)化情況a、電流流過電爐b、電流流過電解槽c、電流流過電風(fēng)扇 電能轉(zhuǎn)化為熱能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能 焦耳定律專題知識培訓(xùn)第18頁即電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱在純電阻電路中（ ） 二、電熱和熱功率1.電熱:電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量2.熱功率:單位時間內(nèi)電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量表示式：P熱=I2R如：白熾燈功率越大則越亮白熾燈、電爐等焦耳定律專題知識培訓(xùn)第19頁即電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱在純電阻電路中（白熾燈、電爐等）在非純電阻電路中，（如電動機(jī)）電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)

8、械能，但不可防止一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。結(jié)論：WQUIR（歐姆定姆不適用）應(yīng)該是W=E機(jī)+Q焦耳定律專題知識培訓(xùn)第20頁1純電阻用電器:電流通過用電器以發(fā)熱為目如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡等電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功等于電熱2非純電阻用電器:電流經(jīng)過用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外形式能力為目標(biāo),發(fā)燒不是目標(biāo),而是難以防止熱能損失.比如電動機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等電能大部分轉(zhuǎn)化為其它能，一小部分轉(zhuǎn)化為熱能電功大于電熱焦耳定律專題知識培訓(xùn)第21頁三、電熱利用和預(yù)防1、電熱利用：電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電孵化器等等。2、電熱預(yù)防：電視機(jī)后蓋散熱窗、電腦主機(jī)里面小電風(fēng)扇等等。焦耳定律專題知

9、識培訓(xùn)第22頁電熱利用焦耳定律專題知識培訓(xùn)第23頁電熱預(yù)防電腦中CPU在工作時要產(chǎn)生熱,假如過熱就會損壞芯片,所以要在芯片上加裝散熱片和風(fēng)扇.焦耳定律專題知識培訓(xùn)第24頁 答：因為電爐絲和導(dǎo)線串聯(lián)，經(jīng)過它們電流是一樣，而電爐絲電阻比導(dǎo)線電阻大多，所以依據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同時間內(nèi)電流經(jīng)過電爐絲產(chǎn)生熱量比經(jīng)過導(dǎo)線產(chǎn)生熱量大，所以電爐絲熱而導(dǎo)線卻不熱。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第25頁1.電流經(jīng)過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流熱效應(yīng)。2.焦耳定律：Q=IRt3.要從通風(fēng)、散熱等角度來有效地預(yù)防電熱危害。小結(jié) 焦耳定律專題知識培訓(xùn)第26頁1.如上圖，甲、乙兩透明密閉容器中都有一段電阻絲

10、，內(nèi)有質(zhì)量相等空氣，U形管中液面高度改變能夠反應(yīng)密閉容器中空氣溫度改變（1）此試驗是為了研究電流產(chǎn)生熱量與_關(guān)系，將此裝置接到電源兩端，通電一段時間，電流在_容器中產(chǎn)生熱量較多（2）在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器，再接入原電路，能夠探究電流產(chǎn)生熱量與_關(guān)系 電阻乙電流焦耳定律專題知識培訓(xùn)第27頁2.如圖所表示，兩個透明容器中密封著等量空氣，接上電源后，均通電一定時間后，（1）圖甲U形管右邊液面較高，表明在通電時間相同、_相同情況下，_越大，產(chǎn)生熱量越多（2）圖乙U形管左邊液面較高，表明在通電時間相同、_相同，_越大，產(chǎn)生熱量越多電流電阻電阻電流焦耳定律專題知識培訓(xùn)第28頁3.下列圖是探究電流經(jīng)過導(dǎo)

11、體時產(chǎn)生熱量多少跟什么原因相關(guān)試驗裝置，兩個透明容器中密封著等量空氣，U形管中液面高度改變反應(yīng)密閉空氣溫度改變，以下說法正確是（ ）A.該試驗裝置是為了探究電流產(chǎn)生熱量與電阻關(guān)系B將左邊容器中電阻絲換成10電阻絲后，就能夠探究電流產(chǎn)生熱量與電阻關(guān)系C通電一段時間后，左側(cè)U形管中液面高度差比右側(cè)大D該試驗裝置是利用U形管中液體熱脹冷縮來反應(yīng)電阻絲放出熱量多少C焦耳定律專題知識培訓(xùn)第29頁科學(xué)靠我們發(fā)覺、探究、改進(jìn)-科學(xué)永無止境1.電流熱效應(yīng)是電流經(jīng)過導(dǎo)體時_轉(zhuǎn)化成_現(xiàn)象。 電熱器是利用電流_制成加熱設(shè)備。電能內(nèi)能2.“ 在研究電流產(chǎn)生熱量跟電流關(guān)系”試驗中，應(yīng)保持 _、_一定，用_改變電阻絲電流

12、。3.一根100電阻絲經(jīng)過電流是2A，它電功率是_W 通電1min時產(chǎn)生熱量是_J。4.電阻R1、R2串聯(lián)在電路中，R1=4，R2=6，則P1:P2=_。 Q1:Q2=_。熱效應(yīng)電阻時間滑動變阻器400240002:32:3整合訓(xùn)練焦耳定律專題知識培訓(xùn)第30頁 例1：一根60 電阻絲接在36v電源上，在5分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？分析：先利用歐姆定律計算出經(jīng)過電阻絲電流，再利用焦耳定律公式計算電流產(chǎn)生熱量。解：例題產(chǎn)生熱量：Q=I2Rt =(0.6A)260560S =6480J 焦耳定律專題知識培訓(xùn)第31頁例2：某電動機(jī)上標(biāo)有“220V,2A”它線圈電阻為5 ，當(dāng)它正常工作一分鐘后，消耗電能為多

13、少？線圈中產(chǎn)生熱量為多少？如沒有其它能量損失，則得到多少機(jī)械能？解：消耗電能為:W=UIt=220V2A60S=26400J線圈產(chǎn)生熱量為：Q=I2Rt=(2A)25 60S=120J 得到機(jī)械能為：W機(jī)=WQ=26400J120J=25200J例題焦耳定律專題知識培訓(xùn)第32頁焦耳定律專題知識培訓(xùn)第33頁例題一臺電動機(jī)，線圈電阻是0.4 ，當(dāng)電動機(jī)兩端加220V電壓時，經(jīng)過電動機(jī)電流是50A。 （1）這臺電動機(jī)每分鐘所做機(jī)械功有多少? 效率為多少？ （2）某時電動機(jī)突然被卡住而停頓轉(zhuǎn)動，則此時電動機(jī)消耗功率為多少？焦耳定律專題知識培訓(xùn)第34頁例2、微型吸塵器直流電動機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3V電

14、壓時，經(jīng)過電流為0.3A，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動機(jī)兩端電壓為2.0V時，電流為0.8A，這時電動機(jī)正常工作，則吸塵器效率是多少？解:焦耳定律專題知識培訓(xùn)第35頁例3加在某臺電動機(jī)上電壓是U，電動機(jī)消耗電功率為P，電動機(jī)線圈電阻為r，則電動機(jī)線圈上消耗熱功率為（ ） AP BU2/r CP2r/U2 DP-P2r/U2非純電阻電路中計算電功率只能用P=UI， 熱功率只能用P熱=I2R所以 正確是 （C）焦耳定律專題知識培訓(xùn)第36頁例題4：對計算任何用電器電功率都適用公式是（ ） CD焦耳定律專題知識培訓(xùn)第37頁 小 資 料焦 耳 焦耳（18181889），英國物理學(xué)家。他極力想從試驗上去證實能量不滅。對發(fā)覺和確立能量守定律作出了主要貢獻(xiàn)。 1840年，焦耳經(jīng)過了屢次通電導(dǎo)體產(chǎn)生熱量試驗發(fā)覺電能能夠轉(zhuǎn)化為熱能，而且得出了一條定律，導(dǎo)體在一定時間內(nèi)放出熱量同電路電阻以及電流強(qiáng)度二次方乘積成正比，即焦耳定律。焦耳定律專題知識培訓(xùn)第38頁 焦耳并不滿足，在這一發(fā)覺基礎(chǔ)上，仍繼續(xù)探討各種運動形式之間能量守恒和轉(zhuǎn)化關(guān)系。1843年，發(fā)覺了熱功當(dāng)量，并測出其數(shù)值。1850年，他又寫了論熱功當(dāng)量論文，總結(jié)和分析了以往工作結(jié)果。以后，焦耳繼續(xù)改進(jìn)試驗方法，不停提升試驗準(zhǔn)確度，最終得到熱功當(dāng)量值比現(xiàn)在公認(rèn)值只小0.7%，從當(dāng)初條件來看，這么準(zhǔn)確度是驚人。焦耳在科學(xué)道路中勇于攀登，不怕困難，