《焦耳定律》課件教學(xué)課件

第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律觀察與思考思考：小明同學(xué)的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。爸爸回來時(shí)看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興。但是很快爸爸就發(fā)現(xiàn)了小明在說謊，請(qǐng)問爸爸是怎么樣發(fā)現(xiàn)的呢？爸爸用手摸一了下電視機(jī)后蓋，發(fā)現(xiàn)電視機(jī)發(fā)熱了。你有類似的經(jīng)歷嗎？這個(gè)故事對(duì)你有什么啟示？生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。一、電流的熱效應(yīng)1.電流的熱效應(yīng)的定義電流通過導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。你知道有哪些利用電流的熱效應(yīng)工作的用電器？電熨斗電爐電飯煲吹風(fēng)機(jī)取暖器電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)？2.探究電熱的影響因素提出問題猜想與假設(shè)電爐絲的材料是鎳鉻合金絲，導(dǎo)線材料是銅。與導(dǎo)體電阻大小有關(guān)電爐絲通電的時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)生的熱量越多。與通電時(shí)間有關(guān)在電路中大功率的電爐產(chǎn)生的熱量更多，通過大功率電爐電流大。與通過導(dǎo)體的電流有關(guān)猜想：與電阻、電流、時(shí)間有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1．當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)用什么方法去研究？控制變量法2．用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？轉(zhuǎn)換法電熱多少的體現(xiàn)：液體吸熱，觀察升高的溫度；

氣體(或液體)受熱膨脹，觀察膨脹的多少實(shí)驗(yàn)裝置當(dāng)電流通過電阻絲時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹，導(dǎo)管里面液柱的高度就會(huì)發(fā)生變化。電流產(chǎn)生的熱量越多，液面高度就相差越大。實(shí)驗(yàn)中通過觀察

來比較電流產(chǎn)生熱量的多少。實(shí)驗(yàn)原理管中的液面高度變化實(shí)驗(yàn)1：探究電熱與電阻的關(guān)系控制不變的量：I相同，t相同結(jié)論：I

和t

相同時(shí)，R越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多。現(xiàn)象：右邊的液面差大5Ω5Ω5Ω實(shí)驗(yàn)2：探究電熱與電流的關(guān)系控制不變的量：R相同，t相同結(jié)論：R

和t

相同時(shí)，I越大，電阻產(chǎn)生的熱量越多?，F(xiàn)象：右邊的液面差大5Ω5Ω5Ω實(shí)驗(yàn)3：探究電熱與時(shí)間的關(guān)系5Ω控制不變的量：R相同，I相同結(jié)論：R

和I

相同時(shí)，t越長(zhǎng)，電阻產(chǎn)生的熱量越多?，F(xiàn)象：液面差越來越大[中考·黃石]如圖所示，兩個(gè)密閉容器中接入電熱絲R1，R2，右邊容器上方接入電熱絲R3，在通電時(shí)間相同的情況下，觀察兩個(gè)U形管中液面高度的變化。本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)______（填“氣體”或“液體”）的熱脹冷縮來反映電流產(chǎn)生的熱量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，則R2=____Ω。若將R3和R2并聯(lián)接入右邊密閉容器中，則可研究電流產(chǎn)生的熱量與______的關(guān)系。氣體10電阻例題

焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英國(guó)物理學(xué)家。用近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)驗(yàn)，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(shí)間的關(guān)系。二、焦耳定律1.物理學(xué)史（焦耳）電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。2.內(nèi)容3.焦耳定律公式及各物理量單位公式Q=I2Rt物理量及單位電流IA電阻RΩ通電時(shí)間ts熱量QJ電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量（純電阻電路），那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W。即：Q=W=UIt=I2Rt。4.理論推導(dǎo)導(dǎo)線與電熱絲串聯(lián)，電流、時(shí)間都相同，導(dǎo)線電阻遠(yuǎn)小于電爐絲電阻，由Q=I2Rt可知，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量少。電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同。為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？問題回顧一根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?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=

I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s

=6480J已知電阻R、電壓U、時(shí)間t，求產(chǎn)生的熱量Q；求熱量則利用公式Q=

I2Rt

，而I未知，則先利用I=求IUR例題想想議議:額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎矛盾，這是怎么回事?前者說電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們?cè)趹?yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。小明在一次野炊活動(dòng)中，將中間剪得較窄的口香糖錫箔紙（可看做導(dǎo)體）接在干電池正負(fù)兩極上，如圖所示，錫箔紙較窄處最先燃燒。這是因?yàn)檩^窄處（）A．電阻較大B．電流較大C．電壓較小D．電功率較小A例題導(dǎo)體越細(xì)，電阻越大串聯(lián)電路中各處電流相等較窄處電阻大，電壓較大較窄處電壓大，電功率較大三、電熱的利用和防止1.電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞電流通過導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體只發(fā)熱的用電器稱為電熱器，而電熱器的主要部分是發(fā)熱體。電熱器的優(yōu)點(diǎn):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。很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。電腦的微型風(fēng)扇電視機(jī)的后蓋2.電熱的防止電熱的危害將用電器燒壞使絕緣材料老化電能：W=UIt熱量：Q=I2Rt純電阻電路：U=IR消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能I=URW=UIt=IR·It=I2Rt=Q=U2R不同電路中電能和電功的關(guān)系：電能W內(nèi)能Q機(jī)械能E電阻扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)電能：W=UIt熱量：Q=I2Rt非純電阻電路：W≠Q(mào)I

≠

URW=Q+EUIt=I2Rt+E注意：對(duì)于非電熱器只能用Q=I2Rt

計(jì)算電熱某電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有“220V，2A”它的線圈電阻為5?，當(dāng)它正常工作1分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機(jī)械能？解：消耗的電能：W總=UIt=220V×2A×60s=26400J線圈中產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=(2A)2×5?×60s=1200J得到的機(jī)械能：W機(jī)=W總-Q=26400J-1200J=25200J例題焦耳定律電流的熱效應(yīng)電熱的影響因素：I、R、t焦耳定律電熱的利用和防止表述：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。公式:

Q=I2Rt

定義2．現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)電爐子，已知電爐電阻R1＞R2，分別接入電源電壓220V的電路中，相同時(shí)間內(nèi)它們發(fā)熱情況是（

）A．甲放熱多

B．乙放熱多

C．同樣多

D．無法判斷1．計(jì)算電流通過電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量，下面公式選用正確的是（

）A．UIt

B．

C．I2Rt

D．前面三個(gè)都可以

CB3．用如圖所示的裝置探究“影響電流熱效應(yīng)的因素”。電阻絲R1和R2分別密封在兩只完全相同的燒瓶中，且R1<R2，瓶中裝有質(zhì)量相等的煤油。下列說法正確的是（

）A．該裝置可以用來探究電流熱效應(yīng)與電流大小的關(guān)系B．閉合開關(guān)后，裝R1電阻絲的燒瓶中溫度計(jì)示數(shù)上升得較快C．實(shí)驗(yàn)中，通過溫度計(jì)示數(shù)的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少D．將某一燒瓶中的煤油換成等質(zhì)量的水，可比較煤油和水的比熱容大小C4．某校師生自制了一臺(tái)電烘箱。電烘箱的電阻絲通過5A的電流時(shí)，每分鐘可產(chǎn)生6.6×104J的熱量。求這臺(tái)電烘箱的電功率和電阻絲工作時(shí)的電阻。解：

P

====1.1×103J

WtQt6.6×104J60s

R===44ΩPI21.1×103J(5A)25．用如圖所示的裝置探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，相同燒瓶?jī)?nèi)裝滿了煤油。（1）燒瓶中裝入的煤油是________（填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）（2）請(qǐng)根據(jù)實(shí)物電路，在虛線框圖內(nèi)畫出對(duì)應(yīng)的電路圖。（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng)______，通過R1的電流_________通過R2的電流。R2

R1絕緣體相等小于（4）通電一段時(shí)間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較