上课18.4焦耳定律

焦耳定律第十八章第４节第一页，共三十六页。学习目标1、知道电流的热效应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。生活中的物理用手摸一下电视机后盖谁知道他爸爸是根据什么道理判定的吗？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，电视机也没翻开，很快乐。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。生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。第四页，共三十六页。它们的共同特征

是什么？—电能转化为内能第五页，共三十六页。1.电流通过导体时电能转化成内能，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、电流的热效应2、电热器：将电能全部转化为内能的用电器第六页，共三十六页。电炉丝和导线通过电流相同，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。[猜测与假设]1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大二、电流通过导体产生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。[设计实验]讨论1.当一个物理量与多个因素有关，应用什么方法去研究？

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。

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：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？【演示实验1】研究电热与电阻关系第十页，共三十六页。①电阻串联时电流相同。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请答复：①看到了什么现象？②说明了什么结论？第十一页，共三十六页。演示电阻丝结论：

在电流、通电时间相同时，阻值

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大第十二页，共三十六页。现象：I相同时，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，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。第十三页，共三十六页。思考：①此时，哪个电流小？为什么？②并联分流的电阻为什么要放在盒子外面?让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？【演示实验2】研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1第十四页，共三十六页。演示电阻丝结论：

在通电时间、电阻相同时，电流越

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大第十五页，共三十六页。看到了什么现象？说明了什么结论？①电流I大的液面升高快，即产生的热量Q多。【跟踪思考】

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。演示电阻丝结论：

t1>t2.在电流、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的关系实验验证长第十七页，共三十六页。通过以上实验你能总结出什么规律？

电阻上产生的电热与电阻大小和流过的电流都有关，电阻越大，电流越大，产生的热量越多。第十八页，共三十六页。焦耳〔JamesPrescottJoule，

1818—1889〕，英国物理学家。用

近40年的时间做了400屡次实验，

研究热和功的关系。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。1．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(普遍适用)第二十页，共三十六页。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，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。电炉丝导线我们学习了焦耳定律，怎样答复刚刚的问题？第二十一页，共三十六页。

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为电机的机械能，还有少量的内能。

Q＜W四、电能和电热关系电能机械能+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。焦耳定律的理论推导电流通过导体时，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适用于纯电阻电路第二十三页，共三十六页。Q=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J

一根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6480J热量。解:例题:I=

=

=

0.6AUR36V60Ω第二十四页，共三十六页。

练一练、相信你行

1、某导体的电阻是2Ω，通过的电流是2A，1min产生多少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。

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。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。阅读教材P101“电热的利用和防止〞讨论答复以下问题：1、电热对我们是有利还是有害的2、生活中我们是如何利用电热、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。1．电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热电热器的优点: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局部是发热体，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。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散热等等。2．电热的危害第三十页，共三十六页。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。1.小宇同学按如下图的装置，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。相等的小于多第三十二页，共三十六页。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的热量？第三十三页，共三十六页。例2·

一个额定电压为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,那么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，而连接它的导线却几乎不发热，这主要是因为〔〕A.导线的绝缘皮隔热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。1.电流通过导体时产生的热量跟__________成正比，跟导体的____成正比，跟__________成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字表达式是_______.2.电热器是利用电流的__效应制成的，它的主要部件是______.电流流过电热器所做的功全部用来产生____.3.有两根金属电阻丝，电阻分别为5Ω和15Ω，将它们串联后接在一个电源两端，它们的电压之比为_____，在相同的时间内产生的热量之比为______；如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为____，在相等的时间内产生的热量之比为____.电流的二次方电阻通电的时间Q=I2Rt热发热体热量1∶31∶3