人教版九年级物理全册第十八章电功率第4节《焦耳定律》

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第节第节用手摸一下电视机后盖用手摸一下电视机后盖 上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。 可是可是 ，后来发现小刚说了谎。，后来发现小刚说了谎。生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。生活中

2、，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。请举例说明。电热壶电热壶电烤箱电烤箱电炉电炉电饭锅电饭锅热水器热水器电热器电热器 通电后，这些用通电后，这些用电器会发热，为电器会发热，为什么？什么？一、电流的热效应：一、电流的热效应： 电流通过导体时电能转化为内能，这电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。种现象叫做电流的热效应。 电流通过导体产电流通过导体产 生热的多少跟什么因生热的多少跟什么因素有关？素有关？点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发电炉丝和导线通过电流相同，

3、为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热红，而导线却几乎不发热? ?电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? ?想想议议想想议议 猜想与假设猜想与假设 1.可能与可能与电阻电阻有关。有关。电阻越大，电流热效应越大电阻越大，电流热效应越大电流的热效应与那些因素有关电流的热效应与那些因素有关？2.可能与可能与电流电流有关。有关。电流越大，电流热效应越大电流越大，电流热效应越大3.可能与可能与通通电时间电时间有关。有关。通电时间越长，电流热效通电时间越长，电流热效应越大应越大 设计实验设计实验 讨论讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用当一个物理量被

4、猜测与多个因素有关，应用 什什么么 方法去研究？方法去研究？ 答答:控制变量法控制变量法讨论讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？答：转换法答：转换法电热电热气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少的多少实验中，通过观察U形管中液面高度的变化来判断产生热量的多少， 电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? ?演示实验演示实验实验装置实验装置实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1 = 5 R2 = 10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大

5、，在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。这个电阻产生的热量越多。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。多。焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的

6、实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳实验结论：1、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生、在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。的热量越多。（I与与t相同，相同，R越大，越大，Q越多）越多）2、在通电时间、电阻相同的情况下，电流、在通电时间、电阻相同的情况下，电流 越大，产生的热量越多。越大，产生的热量越多。（ R与与t相同，相同，I越大，越大，Q越多）越多）3、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生、在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，

7、产生的热量越多。的热量越多。（ R与与I相同，相同，t越大，越大，Q越多）越多）3单位：焦耳（单位：焦耳（J）Q = I R t 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J A S公式：公式：意义：意义：单位：单位：二、焦耳定律二、焦耳定律2公式：公式：Q = I Rt 1内容：电流通过导体产生的热量跟电流的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。时间成正比。我们学习了焦耳定律，怎样回答我们学习了焦耳定律，怎样回答前面的问题？前面的问题？l导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，导线和电炉丝串联，为什么电炉丝

8、热得发红，而导线却几乎不发热呢？而导线却几乎不发热呢？ 答：电炉通过导线接到电路中，导线中的答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律律Q Q= =I I2 2RtRt知知，电流相等时，电阻大的，相同电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。线却不热。1当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，

9、那么电流产生的而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量热量Q 就等于消耗的电能就等于消耗的电能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。如：电暖器，电饭锅，电炉子等。2当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：的机械能：WQ热热电能电能 内能内能+机械能机械能三、电能和电热关系三、电能和电热关系Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的电阻丝接在的电阻丝接在 36 V的电源两端，在的电源两端，在 5 min内共产生多少热量内共产生多少热量?答答: 在在

10、 5 min 内共产生内共产生 6 480 J 热量。热量。解解: :例题例题I = = 0.6 AUR36 V60 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事者似乎有矛盾，这是怎么回事? ?想想议议想想议议答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作时正常工作时单位时间内产生单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越

11、的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。件。1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点: 清洁卫生，清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。可以方便地控制和调节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。要用微型风扇及时散热等等。2电热的危害电热的危害3.电热的防止电热的防止电脑中的电脑中的CPUCPU在工作时要产在工作时要产生热生热, ,如果过热就会损坏芯如果过热就会损坏芯片片, ,所以要在芯片上加装散所以要在芯片上加装散热片和风扇热片和风扇. .1.1.电流通过导体时，电能转化为热的现象，电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。叫电流的热效应