上课18.4焦耳定律

焦耳定律(jiāoěrdìnɡlǜ)

第十八章第４节第一页，共三十六页。编辑课件学习(xuéxí)目标1、知道电流(diànliú)的热效应2、知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算3、了解电能与电热的区别4、能用焦耳定律解释简单的电学现象第二页，共三十六页。编辑课件生活(shēnghuó)中的物理用手摸一下(yīxià)电视机后盖谁知道他爸爸是根据(gēnjù)什么道理判定的吗？

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。

可是，后来发现小刚说了谎。你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？第三页，共三十六页。编辑课件生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象(xiànxiàng)产生。请举例说明。第四页，共三十六页。编辑课件它们(tāmen)的共同特征

是什么？—电能转化(zhuǎnhuà)为内能第五页，共三十六页。编辑课件1.电流通过导体时电能(diànnéng)转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。知识链接电流的三种效应：电流的热效应、电流的磁效应、电流的化学效应。一、电流(diànliú)的热效应2、电热器：将电能全部转化(zhuǎnhuà)为内能的用电器第六页，共三十六页。编辑课件电炉丝和导线通过(tōngguò)电流相同，为什么电炉丝热得发红，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?想想议议第七页，共三十六页。编辑课件[猜想(cāixiǎng)与假设]1.可能与电阻(diànzǔ)有关。电阻越大，电流热效应越大二、电流通过导体产生(chǎnshēng)的热与哪些因素有关？2.可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大3.可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大第八页，共三十六页。编辑课件[设计(shèjì)实验]讨论1.当一个物理量与多个因素有关，应用(yìngyòng)什么方法去研究？

答:控制变量法讨论2.由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验(shíyàn)中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？答：转换法电热——气体（液体）受热膨胀，观察产生热量的多少实验中，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.第九页，共三十六页。编辑课件

目标：在电流和通电时间相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？

思考(sīkǎo)：①实验设计中，怎样保证电流等大？②用什么反映产生热量的多少？【演示(yǎnshì)实验1】研究(yánjiū)电热与电阻关系第十页，共三十六页。编辑课件①电阻(diànzǔ)串联时电流相同。②U型管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。R1=5ΩR2=10ΩA请回答：①看到了什么现象？②说明(shuōmíng)了什么结论？第十一页，共三十六页。编辑课件演示电阻丝结论(jiélùn)：

在电流(diànliú)、通电时间相同时，阻值

的电阻产生的热量多。探究(tànjiū)一：产热多少与电阻大小的关系实验验证大第十二页，共三十六页。编辑课件现象：I相同(xiānɡtónɡ)时，R大的一边液面升的高，即升温快。

结论1：

在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻(diànzǔ)越大，这个电阻(diànzǔ)产生的热量越多。第十三页，共三十六页。编辑课件思考：①此时，哪个电流小？为什么？②并联分流的电阻(diànzǔ)为什么要放在盒子外面?让相同(xiānɡtónɡ)的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？【演示(yǎnshì)实验2】研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1第十四页，共三十六页。编辑课件演示电阻丝结论(jiélùn)：

在通电时间、电阻(diànzǔ)相同时，电流越

的产生的热量多。探究(tànjiū)三：产热多少与电流大小的关系返回实验验证大第十五页，共三十六页。编辑课件看到了什么现象(xiànxiàng)？说明了什么结论？①电流I大的液面升高(shēnɡɡāo)快，即产生的热量Q多。【跟踪(gēnzōng)思考】

②结论：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多。第十六页，共三十六页。编辑课件演示电阻丝结论(jiélùn)：

t1>t2.在电流(diànliú)、电阻相同时，通电时间

的产生的热量多。探究二：产热多少与通电时间(shíjiān)的关系实验验证长第十七页，共三十六页。编辑课件通过以上实验你能总结出什么(shénme)规律？

电阻(diànzǔ)上产生的电热与电阻(diànzǔ)大小和流过的电流都有关，电阻(diànzǔ)越大，电流越大，产生的热量越多。第十八页，共三十六页。编辑课件焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英国物理学家。用

近40年的时间做了400多次实验，

研究热和功的关系(guānxì)。通过大量的实

验，于1840年最先精确地确定了电

流产生的热量与电流、电阻和通电

时间的关系。焦耳第十九页，共三十六页。编辑课件

1．内容：电流通过导体产生的热量(rèliàng)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。2．公式：Q=I2Rt

I——电流——AR——电阻——Ωt——时间——sQ——热量——J3．单位：焦耳（J）三、焦耳定律(jiāoěrdìnɡlǜ)(普遍(pǔbiàn)适用)第二十页，共三十六页。编辑课件答：因为导线和电炉丝是串联的，Ｉ线=Ｉ电炉丝R电炉丝＞R导线，由焦耳定律Q=I2Rt可知(kězhī)，在相同时间内电流通过电炉丝产生的热量大，因此电炉热得发红而导线却几乎不发热。电炉(diànlú)丝导线我们学习了焦耳定律，怎样回答(huídá)刚才的问题？第二十一页，共三十六页。编辑课件

1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时(tóngshí)转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即

Q=W=pt=UIt=I2Rt=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(zhuǎnhuà)为电机的机械能，还有少量的内能。

Q＜W四、电能和电热(diànrè)关系电能机械能+内能此时，只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热第二十二页，共三十六页。编辑课件焦耳定律的理论(lǐlùn)推导电流通过导体(dǎotǐ)时，如果消耗电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。Q=W=Pt=UIt=IR×It=I2Rt适用于纯电阻(diànzǔ)电路第二十三页，共三十六页。编辑课件Q=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J

一根(yīɡēn)

60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?答:在5min内共产生(chǎnshēng)

6480J热量。解:例题(lìtí):I=

=

=

0.6AUR36V60Ω第二十四页，共三十六页。编辑课件

练一练、相信(xiāngxìn)你行

1、某导体的电阻是2Ω，通过的电流是2A，1min产生(chǎnshēng)多少J的热量？2、一只额定功率是500W的电饭锅,在家庭电路中使用,正常工作10分钟能产生多少焦耳的热量?第二十五页，共三十六页。编辑课件

额定(édìng)电压相同的灯泡，额定(édìng)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?想想议议第二十六页，共三十六页。编辑课件答：前者前提条件是电压相同，根据单位时间内电阻越小，产生(chǎnshēng)的热量越多；而后者前提条件是电流相同，根据Q=I²Rt单位时间内电阻越大，产生的热量越多，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。第二十七页，共三十六页。编辑课件阅读教材P101“电热的利用和防止”讨论(tǎolùn)回答下列问题：1、电热(diànrè)对我们是有利还是有害的2、生活中我们(wǒmen)是如何利用电热、防止电热的危害的？？既有利又有害自主学习第二十八页，共三十六页。编辑课件1．电热(diànrè)的利用利用(lìyòng)电热孵化器孵小鸡用来(yònɡlái)加热电热器的优点:清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。五、电热的利用和防止电热器的主要组成部分是发热体，由电阻率大，熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的。第二十九页，共三十六页。编辑课件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；电脑运行时要用微型风扇及时(jíshí)散热等等。2．电热(diànrè)的危害第三十页，共三十六页。编辑课件课堂小结1.知道电流的热效应2.电流通过导体产生的热与哪些因素有关？3．焦耳定律(jiāoěrdìnɡlǜ)4．电能与电热的关系5．电热的利用和防止第三十一页，共三十六页。编辑课件1.小宇同学按如图所示的装置，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。①闭合(bìhé)开关后，通过两段金属丝中的电流是

的。②一段时间后，可观察到A瓶中温度计的示数

（填“大于”、“小于”或“等于”）B瓶中的温度计的示数。③由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻越大，产生的热量

。相等(xiāngděng)的小于多第三十二页，共三十六页。编辑课件6.某导体的电阻是2欧姆，通过2A的电流时，1分钟产生多少焦耳(jiāoěr)的热量？

7.一只额定功率是450W的电饭锅，在220V的额定电压下使用，每分钟产生多少焦耳(jiāoěr)的热量？第三十三页，共三十六页。编辑课件例2·

一个(yīɡè)额定电压为12V的小型电动机模型正常工作时，测得通过电动机模型的电流是0.5A，工作10min，消耗的电能为

J。在这10min内，该电动机模型线圈产生的热量是360J,则电动机模型线圈的电阻时

Ω。

例3电炉丝通电一段时间后，热得发红，而连接它的导线(dǎoxiàn)却几乎不发热，这主要是因为

（

）A.导线的绝缘(juéyuán)皮隔热B.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流C.导线散热比电炉丝快。D.导线的电阻远小于电炉丝的电阻。36002.4D第三十四页，共三十六页。编辑课件1.电流通过导体时产生的热量跟__________成正比，跟导体的