初中物理-教科版-九年级上-第六章-第三节-焦耳定律

2/5/20236.3焦耳定律2/5/20232/5/2023感受生活……电流的热效应电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。思考？ 产生的热量与哪些因素有关呢?2/5/2023提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？科学探究的过程猜想依据合理猜测实验验证制定计划得出结论交流讨论2/5/2023烫手不烫手why？合理猜测现象：电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？根据此现象，你能提出什么问题？why？2/5/2023着火了！why？合理猜测2/5/2023烫手不烫手跟电流有关跟电阻有关跟时间有关返回合理猜测2/5/2023探究实验：实验方法：

实验目的：研究电流通过导体产生的热量Q跟电流大小I，电阻R和通电时间t的关系。设计实验：1、如何在实验中展示出电流产生的热量Q的多少？2、如何控制电流大小I相同？3、如何控制电阻R的大小不变？4、通电时间t比较好控制。控制变量法探究电流的热效应跟哪些因素有关

？制定计划2/5/2023电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？既看不见也摸不着的科学量既看得见也能测量的科学量转化转化让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃管内的水柱升降或者温度计示数大小）来测量。观察电热的方法：（转化法）2/5/2023观察电热的方法：方法二电热丝发热，点燃火柴方法三电热丝发热使煤油升温而膨胀（转化法）2/5/2023控制I、R、t1、如何控制电流相同？让电阻串联2、如何控制电阻大小相同？用2个相同的电阻

返回2/5/2023演示电阻丝结论：

在电流、通电时间相同时，阻值

大

的电阻产生的热量多。探究一：产热多少与电阻大小的关系实验验证2/5/2023演示电阻丝结论：

在电流、电阻相同时，通电时间

长

的产生的热量多。探究二：电热多少与通电时间的关系实验验证2/5/2023演示电阻丝结论：

在通电时间、电阻相同时，电流越

大

的产生的热量多。探究三：产热多少与电流大小的关系返回实验验证2/5/2023利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大．两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度．（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量

．（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明：在

和通电时间相同的情况下，导体的电阻越

，电流产生的热量越

。BA电热的影响因素相等电流大多2/5/2023RR研究电热与I的关系，那么就要控制和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？。最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越

，电流产生的热量越

。RR电阻移动滑动变阻器的滑片大多2/5/20231、为什么选用煤油，而没有用水？（）实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？3、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？2、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？A．因为煤油有颜色便于观察B．因为煤油有比较大的热值C．因为煤油有比较小的密度D．因为煤油有比较小的比热容D2/5/2023在通电电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多.

在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多.

进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.在通电电流和电阻相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多.123实验分析2/5/20231.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.

2.公式：

Q=I2Rt3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到

倍9英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.

得出结论2/5/2023根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.

纯电阻电路：W=Q=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt非纯电阻电路：W＞Q(W＝UIt=W其他＋Q)焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q=W=UIt=Pt=U2t/R

来计算热量.∴Q=W=UIt=I2Rt又∵W=UIt

若电流做的功全部用来产生热量即Q=W

注意：返回得出结论2/5/2023前面两个现象的解释1第一个为什么灯泡和导线是串联，灯泡的电阻大比导线的电阻大第二个为什么干路的电流等于各个支路的电流之和2烫手不烫手交流讨论2/5/2023电热的应用1.电热器:

利用电流做功将

能转换为

能的装置.2.电热器的原理:

利用电流的

制成的加热设备。电热器主要组成部分是

。它是由电阻率

。熔点

的合金丝制成的加热设备。电内热效应发热体大高2/5/2023常见的电热的应用电炉电热毯热得快电热水壶电暖气电熨斗2/5/2023电流热效应的利用制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）制白炽灯制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）2/5/2023电热的预防计算机显示器的散热孔计算机CPU的散热风扇2/5/2023电热的预防无用的电流热效应应尽量减少导线上的热损耗应尽量减少。家用导线一般用电阻率很小的铜或者铝导线电路板中，用铜箔或者银箔做导线，减小电阻。高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。有些电器加装风扇或者散热片、散热孔。2/5/2023使用常识：防火灾----勿将空调靠近窗帘

2/5/2023【练习1】：某电热器电阻丝的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？

解：Q=I2Rt=(1A)2×2Ω×60S=120J2/5/2023

【练习2】：为了研究温度对种子发芽的影响,课外活动小组要做一只电烘箱,要求在10min内产生6×104J的热量,接用的是家庭电路,请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少?

【练习3】：标有“220V100W”的白炽灯正常工作时,在1min内将产生多少热量?将消耗多少电能?若接在55V的电路中呢?2/5/2023【练习4】：两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。4︰31︰92/5/2023当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是Q1的(

)A、2倍B、4倍C、0.25倍D、0.5倍B【练习5】：2/5/20236、一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流为1A，电动机正常工作。（1）电动机正常工作时的能量转化？（2）电动机正常工作1min所产生的电能为多少J？（3）电动机正常工作1min所产生的电热为多少J？（4）电动机正常工作1min所提供的机械能为多少？（5）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？Q=UIt【定义式】导出式：欧姆定律代换法U2RtW=对于非纯电阻电路：计算电热只有一个公式：Q=I2Rt

计算电能只有一个公式：W=UIt

计算机械能只有一个公式：W机械=W—Q×非纯电阻电路的电热（Q）计算：Q<W【电能少部分转化为内能】××Q=Pt×2/5/20237、如图所示，电源电压220伏，R是电烙铁，标有“220V，40W”字样；L是电灯泡，标有“PZ220—40”字样.当开关S闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是______焦，当开关S断开时，电烙铁的实际功率是__瓦；开关S断开后，整个电路工作__小时消耗1千瓦时电能.2/5/20238、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616Ω的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。求：（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少Ω？（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？2/5/20239、CFXB型“220V1100W”电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关S进行调节，R0为电热丝．当开关S接高温烧煮挡时，电路的功率为1100W，当开关S接焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W．（1）电饭煲在高温烧煮挡时，开关S应与哪个触点连接？（2）电热丝R0的阻值多大？（3）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保温10min，电热丝R0产生的热量为多少？2/5/2023

焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻斯特，他的父亲是一个酿酒厂主.焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿.道尔顿给予了焦耳热情的教导.焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础.1840年，焦耳把环形线圈放