探究焦耳定律－沪粤版物理九年级上册

第十五章

电能与电功率15.4探究焦耳定律欧姆定律类比探究(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？问题思考：为什么…..都发热。电流通过导体，使导体发热的现象，叫做电流的热效应。实验探究一通电导体放出的热量跟哪些因素有关要解释上述现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关。家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。着火了！（1）可能与电阻有关探究电流的热效应与哪些因素有关（2）可能与电流有关（3）可能与通电时间有关有电流流过导体时，导体才会发热电烤炉工作时，烤炉温度高，导线几乎不发热生活中手机充电时，充电越久温度越高。猜想与假设（1）实验方法：控制变量法（2）实验新增器材与其作用：转换法电热——气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少设计实验(3)怎么反应（3）实验电路图：R2=10ΩR1=5ΩAI=2I1IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1探究电热与电阻关系R2=10ΩR1=5ΩA电阻丝用油还是用水？为什么？油，比热容较小。——控制电流、通电时间相同（1）在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。

（I与t相同，R越大，Q越多）研究电热与电流关系I=2I1IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1电阻丝R——控制电阻、通电时间相同（2）在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。

（

t与R相同，I越大，Q越多）研究电热与通电时间关系（3）在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。

（

R与I相同，t越大，Q越多）实验方法：控制变量法、转换法煤油空气质量相同温度差液柱高度差导体放出热量的多少R-Q关系I-Q关系实验总结焦耳定律

Q=I²Rt热量

电流

电阻

时间JAΩs公式：意义：单位：1.焦耳定律：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。重点定律--焦耳定律焦耳我焦耳发现的！=U2Rt纯电阻电路:电能

→内能

QI2Rt

WUIt=M非纯电阻电路:电能

→内能+其他形式的能WE其他

+QUIt

I2Rt=Q＞你能用理论推导出这个公式吗？try（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=UIt=I2Rt（2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：

W＞Q热3.电能和电热关系电能

内能+机械能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，电阻越小，单位时间内产生的热量越少。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?想想议议答：前者说电阻越小，正常工作时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，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，二者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。想一想，议一议：1．电热的利用电热器的优点:

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。电流热效应的应用与控制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．电热的危害多档位电热器（2档位串联型）某中学为解决同学们的饮水问题，新购置了一批台式饮水机，其铭牌如下表所示，图是饮水机的电路图，S是用感温材料制造的温控开关。（1）求电阻R1和R2的阻值。（3）正常工作时该饮水机将热水罐中0.6kg，18℃的水加热到93℃，用时6min，计算该饮水机加热状态时的效率。额定电压220V保温功率100W加热功率500W220V多档位电热器（2档位并联型）下面的图表是从某台电热饮水机的说明书上收集到的信息。经分析得知，电热饮水机有加热和保温两种工作状态，求：（1）电热饮水机在保温状态下正常工作时的电流。（计算结果保留两位小数）（2）电热饮水机保温2h产生的热量？（3）电阻R1、R2的阻值。220V热水箱容量2L额定电压220V加热功率400W保温功率40W电流热效应的应用与控制2.公式：

Q=I2Rt

电流的热效应2.实验：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?1.现象：电流通过导体时电能转化成内能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。焦耳定律2.防止：散热风扇等1.应用：电熨斗、电饭锅等课堂小结15.4探究焦耳定律总结视频1.下列用电器工作时，将电能全部转化为内能的是（）A．电风扇B．电水壶C．电视机D．电动车B2.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内它们发热情况是（）A．甲放热多B．乙放热多C．同样多D．无法判断B当堂检测3.如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当开关S1、S2都闭合，二者都正常工作，下列说法正确的是（）A．电动机和电热丝在相同时间内产生的热量相同B．电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能相同C．电动机和电热丝消耗的电功率相同D．电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能D4.关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是（）A．根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多B．根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少C．根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关D．根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多U2RD5.某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能为:W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－1200J=25200J6、如图为小明家使用的一款电火锅工作电路原理图．它有高、中、低三个加热挡位，旋钮开关可以分别置于“0和1”、“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱．正常工作时，，R1为242Ω，R2为60.5Ω。【忽略温度对电阻的影响，电能表的铭牌上标有3000r/(kW·h)】(1)请指出开关置于什么接线柱时，火锅处于低温挡？(2)R3的阻值是多少欧姆？电火锅处于低温挡正常工作时，在1分钟内产生的热量是多少焦耳？(3)小明关闭家中的其他用电器，只让电火锅独立工作，用高温挡加热汤液2分钟，电能表的表盘转了81转，请通过计算判断此时电火锅是否正常工作？7、为了探究影响电热的因素，实验室准备了两个装满煤油的烧瓶，两个带有橡皮塞的粗细均匀的相同玻璃管，两根不同阻值的电阻丝，以及滑动变阻器、开关、导线、电源等。两个实验小组根据提供的实验器材，分别设计了如图甲、乙所示的两个方案。(1)这两个方案是通过观察什么知道电热的多少?

(2)甲方案探究的问题是什么？___________________________________________.(3)乙方案探究的问题是什么？___________________________________________.观察温度计示数的变化电流和通电时间一定时，导体发热与电阻的关系电压和通电时间一定时，导体发热与电阻的关系8、在研究电流产生的热量与哪些因素有关的实验中：(1)如图所示，两个密闭的透明容器中装有相等质量的空气，两个容器中的电阻丝R1、R2(R1<R2)串联接到电源两端．电阻丝R1和R2串联的目的是保证______相同，用___________________反映电阻丝发出热量的多少；(2)通电10s，观察到两侧U形管中液面高度的变化不同，这说明电流产生的热量与________有关；(3)在研究电流产生的热量与电流的关系时，将一