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1、初三物理课件焦耳定律第七章 第一节新课引入灯泡发光一段时间后 ,用手触摸灯泡,有什 么感觉?用手触摸电线 却感觉不到热,这是为 什么? 提出问题:电流产生的热量跟哪些因素有关呢?猜想:通电时间电流的大小导体电阻的大小实验方法:实验目的: 研究电流通过导体产生的热量跟 哪些因素有关 实验原理: 当电流通过电阻丝时,电流产生的热 量就使瓶中的空气温度升高、体积膨 胀,导管里面原来一样高的液柱就会 逐渐上升.电流产生的热量越多,液 面就会上升得越高.我们可以通过管 中液面上升的高度比较电流产生的热 量. 实验探究控制变量法实验探究现象:电阻较大的这边的空气柱上升较高说明:电流相同,通电时间相同时,电
2、阻越大,电流 所产生的热量越多现象:电流较大的这边的空气柱上升较高。说明:电阻相同,时间相同时,电流越大,电流 所产生的热量越多。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:QI2Rt注意:1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对的是同一段导体而言的;2、Q是I的二次方成正比;3、计算时各物理量的单位:I 安,R欧,t秒,Q焦。3、焦耳定律理论推导:因为 W=Q 且 W=UIt U=IR所以 Q=W=UIt=(IR)It=I Rt4、焦
3、耳定律公式扩展:Q=W=Pt=UIt=(只适用于纯电阻电路)2U2Rt5、Q=I2Rt与W=IUt的区别在在纯电阻纯电阻电路中,这两个公式是通用的。电路中,这两个公式是通用的。把电能只转化为热能把电能只转化为热能在非纯电阻电路中,在非纯电阻电路中, W=IUt 公式求得的是 总消耗的电能; Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中 部分转发为热能的能量即:即:WQ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
4、、 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 入装水的试管内,测量不同电流强度和电阻 时的水温.通过这一实验,他发现:导体在一定时间内放出 的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比.四年之 后,俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果,从而进一 步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性.因此,该定 律称为焦耳楞次定律.焦耳活到了七十一岁.1889年10月11 日,焦耳在索福特逝世.后人为了纪念焦耳,把功和能的单 位定为焦耳. 典型例题解析【例1】用电炉烧水时,电炉丝热得发红,而跟电炉丝连接着 铜导线却不怎 么热,这是为什么?电炉的电阻丝和铜导线是串联
5、在同一电路中的,所以通 过的电流是相同的,时间也是相同的,根据焦耳定律Q=I2Rt 可知,当两导体中电流和通电时 间均相同时,电流产生的热 量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的 电 阻大得多,所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多. 【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V,线圈 的电阻为2 ,通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时, 一秒钟消耗的电能为_J,产生的热量为_J.3800200例题3 一根60的电阻丝接在36V的电 源上,在5min内共产生多少热量?分析:先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流 ,再用焦尔定律公式计算电流产生的热量。U R解: I3
6、6V 600.6AQ=I2Rt=(0.6)260300J=6480JU R解: I36V 600.6AU R解: I36V 600.6A解: I36V 600.6A典型例题解析【例4】在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置, 它是由三段阻 值相同的电热丝组成,这个发热装置的电路与 方框外的电路相连接.当开关S掷到A点时 为高温,掷到B点 时为低温(电源电压不变),且在相同时间内,高温时产生的 热量是低 温时产生的热量的2倍,试在方框内画出它的电路 图.图9-3-1答案典型例题解析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
7、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5和15,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_.电流的平方 电阻通电的时间 Q=I2Rt热 发热体 热量13 13 31 31当堂检测4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别 加上相同的电压,那么下列说法 中正确的是( ) A.长的镍铬合金线电阻较大,相同时间内产生的热量较多 B.短的镍铬合金线电阻较大,
8、相同时间内产生的热量较多 C.长的镍铬合金线电阻较大,相同时间内产生的热量较少 D.短的镍铬合金线电阻较小,相同时间内产生的热量较少5.一根电阻丝接在电压U=5V的电源上,在1s内产生的热量 是2J,要让该电阻(其电阻大 小恒定不变)产生8J的热量, 可采用的办法是( ) A.使电源电压变为10V,通电时间仍为1S B.使电源电压仍为5V,通电时间变为2S C.使电源电压变为20V,通电时间变为 S D.使电源电压变为10V,通电时间变为2SCA课时训练6.研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示,在两个相同的烧 瓶中装满煤油,瓶中各放一根 电阻丝,甲瓶中电阻丝的阻值 比乙瓶中的电阻大.实验分
9、三步进行,其中第一步为:接通电 路一段时间,比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高,这一 步是在什么情况下研究热量跟哪 个物理量的关系?( ) A.是在通电时间相同的情况下,研究热量跟电流的关系 B.是在电流相同的情况下,研究热量跟通电时间的关系 C.是在电流相同但电阻不同的情况下,研究热量跟通电时间 的关系 D.是在电流和通电时间相同的情况下,研究热量跟电阻的关 系D图9-3-4课时训练图9-3-4课时训练7.如图9-3-5所示,a、b相同容器中分别装有相同质量 的水,水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2,且R1 R2,则闭分开关S后,a、b容器中水温上 升较快的是( ) A. a容器中的水 B
10、. b容器中的水 C. a、b容器中的水温上升的快慢一样 D.无法判断B图9-3-58、有一个电阻值可任意选取电源,有若干根电阻 相同的电阻丝,现将1根电阻丝接在电压为U的电 源上,1min内电阻丝产生的热量为Q现想要使电阻 丝产生的热量为3Q,可采取什么方法?(至少写 出二种)9、把两个阻值为R16,R29的电阻串联在电路中 ,通电相同时间时,R1,R2上产生的热量之比Q1Q2 ,若并联在电路中,通电相同时间, R1,R2上产生的 热量之比Q1Q2 ,提示:从时间上考虑;从电阻上考虑; 从电压上考虑。2:3 3:2电热器:利用电流的热效应制成的加热 设备1、电热器的主要组成部分:发热体2、发
11、热体一般由电阻率大、熔点高的金属 丝绕在绝缘材料上做成的。3、电热器的优点:清洁、无污染、热效 率高且便于控制和调节。课后作业1.某同学自制了一个“电热驱蚊器”,它的发热元件是一个 阻值为1.0104的电阻. 将这个电热驱蚊器接在电源的两 端,当电源两端电压为220V时,1min内产生的热量的 _J.2.一个标有“220V,500W”字样的电加热器(俗称“热得快 ”),正常工作20分钟产生的热 量为_焦.假若电加热 器放出的这些热量全部被水吸收,在标准大 气压下 _( 填“能”或“不能”)将质量为2千克20的水加热至沸腾.3.阻值为R的电热丝接到电压不变的电源上,3分钟可以使 一杯水烧开,现换用阻值为2 R的电阻,再接到此电源上 ,_分钟可以使同样的一杯水烧开.290.4不能61056