上課18.4焦耳定律

焦耳定律第十八章第４節(jié)第一頁，共三十六頁。學習目標1、知道電流的熱效應2、知道焦耳定律，會用焦耳定律進行計算3、了解電能與電熱的區(qū)別4、能用焦耳定律解釋簡單的電學現(xiàn)象第二頁，共三十六頁。生活中的物理用手摸一下電視機后蓋誰知道他爸爸是根據(jù)什么道理判定的嗎？上周六，小剛同學的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。當爸爸回來時看到他在認真寫作業(yè)，電視機也沒翻開，很快樂。可是，后來發(fā)現(xiàn)小剛說了謊。你有類似的經(jīng)歷嗎，這個故事對你有什么啟示？第三頁，共三十六頁。生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請舉例說明。第四頁，共三十六頁。它們的共同特征

是什么？—電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能第五頁，共三十六頁。1.電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應。知識鏈接電流的三種效應：電流的熱效應、電流的磁效應、電流的化學效應。一、電流的熱效應2、電熱器：將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的用電器第六頁，共三十六頁。電爐絲和導線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導線卻幾乎不發(fā)熱?電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?想想議議第七頁，共三十六頁。[猜測與假設(shè)]1.可能與電阻有關(guān)。電阻越大，電流熱效應越大二、電流通過導體產(chǎn)生的熱與哪些因素有關(guān)？2.可能與電流有關(guān)。電流越大，電流熱效應越大3.可能與通電時間有關(guān)。通電時間越長，電流熱效應越大第八頁，共三十六頁。[設(shè)計實驗]討論1.當一個物理量與多個因素有關(guān)，應用什么方法去研究？

答:控制變量法討論2.由于電流通過用電器所產(chǎn)生熱量的大小不易直接進行觀察比較，實驗中怎樣將它變?yōu)楸阌谥苯佑^察比較的現(xiàn)象呢？答：轉(zhuǎn)換法電熱——氣體〔液體〕受熱膨脹，觀察產(chǎn)生熱量的多少實驗中，通過觀察U形管中液面高度的變化來判斷產(chǎn)生熱量的多少.第九頁，共三十六頁。

目標：在電流和通電時間相同、電阻不同時，產(chǎn)生電熱的效果如何呢？

思考：①實驗設(shè)計中，怎樣保證電流等大？②用什么反映產(chǎn)生熱量的多少？【演示實驗1】研究電熱與電阻關(guān)系第十頁，共三十六頁。①電阻串聯(lián)時電流相同。②U型管連接的容器加熱后，溫度升高，氣體膨脹，壓力變大，液面升高。R1=5ΩR2=10ΩA請答復：①看到了什么現(xiàn)象？②說明了什么結(jié)論？第十一頁，共三十六頁。演示電阻絲結(jié)論：

在電流、通電時間相同時，阻值

的電阻產(chǎn)生的熱量多。探究一：產(chǎn)熱多少與電阻大小的關(guān)系實驗驗證大第十二頁，共三十六頁?，F(xiàn)象：I相同時，R大的一邊液面升的高，即升溫快。

結(jié)論1：

在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。第十三頁，共三十六頁。思考：①此時，哪個電流??？為什么？②并聯(lián)分流的電阻為什么要放在盒子外面?讓相同的電阻，流過不同的電流，看效果會如何呢？【演示實驗2】研究電熱與電流關(guān)系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1第十四頁，共三十六頁。演示電阻絲結(jié)論：

在通電時間、電阻相同時，電流越

的產(chǎn)生的熱量多。探究三：產(chǎn)熱多少與電流大小的關(guān)系返回實驗驗證大第十五頁，共三十六頁?？吹搅耸裁船F(xiàn)象？說明了什么結(jié)論？①電流I大的液面升高快，即產(chǎn)生的熱量Q多?！靖櫵伎肌?/p>

②結(jié)論：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。第十六頁，共三十六頁。演示電阻絲結(jié)論：

t1>t2.在電流、電阻相同時，通電時間

的產(chǎn)生的熱量多。探究二：產(chǎn)熱多少與通電時間的關(guān)系實驗驗證長第十七頁，共三十六頁。通過以上實驗你能總結(jié)出什么規(guī)律？

電阻上產(chǎn)生的電熱與電阻大小和流過的電流都有關(guān)，電阻越大，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。第十八頁，共三十六頁。焦耳〔JamesPrescottJoule，

1818—1889〕，英國物理學家。用

近40年的時間做了400屢次實驗，

研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實

驗，于1840年最先精確地確定了電

流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電

時間的關(guān)系。焦耳第十九頁，共三十六頁。1．內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。2．公式：Q=I2Rt

I——電流——AR——電阻——Ωt——時間——sQ——熱量——J3．單位：焦耳〔J〕三、焦耳定律(普遍適用)第二十頁，共三十六頁。答：因為導線和電爐絲是串聯(lián)的，Ｉ線=Ｉ電爐絲R電爐絲＞R導線，由焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同時間內(nèi)電流通過電爐絲產(chǎn)生的熱量大，因此電爐熱得發(fā)紅而導線卻幾乎不發(fā)熱。電爐絲導線我們學習了焦耳定律，怎樣答復剛剛的問題？第二十一頁，共三十六頁。

1．當電流通過導體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W，即

Q=W=pt=UIt=I2Rt=如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。

2．當電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機的機械能，還有少量的內(nèi)能。

Q＜W四、電能和電熱關(guān)系電能機械能+內(nèi)能此時，只能用Q=I2Rt〔焦耳定律〕來計算電熱第二十二頁，共三十六頁。焦耳定律的理論推導電流通過導體時，如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W。Q=W=Pt=UIt=IR×It=I2Rt適用于純電阻電路第二十三頁，共三十六頁。Q=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J

一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答:在5min內(nèi)共產(chǎn)生6480J熱量。解:例題:I=

=

=

0.6AUR36V60Ω第二十四頁，共三十六頁。

練一練、相信你行

1、某導體的電阻是2Ω，通過的電流是2A，1min產(chǎn)生多少J的熱量？2、一只額定功率是500W的電飯鍋,在家庭電路中使用,正常工作10分鐘能產(chǎn)生多少焦耳的熱量?第二十五頁，共三十六頁。

額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟?，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?想想議議第二十六頁，共三十六頁。答：前者前提條件是電壓相同，根據(jù)單位時間內(nèi)電阻越小，產(chǎn)生的熱量越多；而后者前提條件是電流相同，根據(jù)Q=I2Rt單位時間內(nèi)電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。第二十七頁，共三十六頁。閱讀教材P101“電熱的利用和防止〞討論答復以下問題：1、電熱對我們是有利還是有害的2、生活中我們是如何利用電熱、防止電熱的危害的？？既有利又有害自主學習第二十八頁，共三十六頁。1．電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞用來加熱電熱器的優(yōu)點:清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。五、電熱的利用和防止電熱器的主要組成局部是發(fā)熱體，由電阻率大，熔點高的合金絲繞在絕緣材料上制成的。第二十九頁，共三十六頁。很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機的后蓋有很多孔，為了通風散熱；電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。2．電熱的危害第三十頁，共三十六頁。課堂小結(jié)1.知道電流的熱效應2.電流通過導體產(chǎn)生的熱與哪些因素有關(guān)？3．焦耳定律4．電能與電熱的關(guān)系5．電熱的利用和防止第三十一頁，共三十六頁。1.小宇同學按如下圖的裝置，研究“電流通過導體時產(chǎn)生的熱量與導體電阻大小的關(guān)系〞。圖中兩只燒瓶內(nèi)盛有質(zhì)量和溫度相同的煤油，溫度計顯示煤油的溫度，兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，銅絲的電阻比鎳鉻合金絲的電阻小。①閉合開關(guān)后，通過兩段金屬絲中的電流是的。②一段時間后，可觀察到A瓶中溫度計的示數(shù)〔填“大于〞、“小于〞或“等于〞〕B瓶中的溫度計的示數(shù)。③由上述實驗可知，在電流和通電時間都相同時，導體電阻越大，產(chǎn)生的熱量。相等的小于多第三十二頁，共三十六頁。6.某導體的電阻是2歐姆，通過2A的電流時，1分鐘產(chǎn)生多少焦耳的熱量？

7.一只額定功率是450W的電飯鍋，在220V的額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多少焦耳的熱量？第三十三頁，共三十六頁。例2·

一個額定電壓為12V的小型電動機模型正常工作時，測得通過電動機模型的電流是0.5A，工作10min，消耗的電能為J。在這10min內(nèi)，該電動機模型線圈產(chǎn)生的熱量是360J,那么電動機模型線圈的電阻時Ω。例3電爐絲通電一段時間后，熱得發(fā)紅，而連接它的導線卻幾乎不發(fā)熱，這主要是因為〔〕A.導線的絕緣皮隔熱B.通過導線的電流小于通過電爐絲的電流C.導線散熱比電爐絲快。D.導線的電阻遠小于電爐絲的電阻。36002.4D第三十四頁，共三十六頁。1.電流通過導體時產(chǎn)生的熱量跟__________成正比，跟導體的____成正比，跟__________成正比，這個規(guī)律叫做焦耳定律，數(shù)字表達式是_______.2.電熱器是利用電流的__效應制成的，它的主要部件是______.電流流過電熱器所做的功全部用來產(chǎn)生____.3.有兩根金屬電阻絲，電阻分別為5Ω和15Ω，將它們串聯(lián)后接在一個電源兩端，它們的電壓之比為_____，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為______；如果將它們并聯(lián)同一電源兩極間，通過它們的電流之比為____，在相等的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為____.電流的二次方電阻通電的時間Q=I2Rt熱發(fā)熱體熱量1∶31∶3