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1、初三物理课件焦耳定律焦耳定律第18章 第四节新课引入 灯灯泡泡发发光光一一段段时时间间后后，用用手手触触摸摸灯灯泡泡，有有什什么么感感觉觉？用用手手触触摸摸电电线线却却感感觉觉不不到到热热，这这是是为为什什么？么？ 提出问提出问题：题：电流产生的热量跟哪些因素有关呢？电流产生的热量跟哪些因素有关呢？猜想：通电时间通电时间电流的大小电流的大小导体电阻的大小导体电阻的大小实验方法：实验方法：实验目的实验目的: : 研究电流通过导体产生的热量跟研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关哪些因素有关 实验原理实验原理: : 当电流通过电阻丝时，电流产生的热当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气
2、温度升高、体积膨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胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升逐渐上升. .电流产生的热量越多，液电流产生的热量越多，液面就会上升得越高面就会上升得越高. .我们可以通过管我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热中液面上升的高度比较电流产生的热量量. . 实验探究实验探究控制变量法控制变量法实验探究实验探究现象现象：电阻较大的这边的空气柱上升较高：电阻较大的这边的空气柱上升较高说明说明：电流相同，通电时间相同时，电阻越大，电流：电流相同，通电时间相同时，电阻越大，电流所产生的热量越多所产生的热量越多现象现象：电流较大的这边的空气柱
3、上升较高。：电流较大的这边的空气柱上升较高。说明说明：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流所产生的热量越多。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
4、Q=W=UIt=(IR)It=I Rt4、焦耳定律公式扩展： Q=W=Pt=UIt = (只适用于纯电阻电路)2U2Rt5、Q=I2Rt与与W=IUt的区别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 公式求得的是公式求得的是总消耗的电能；总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中公式求得的是在总电能中部分转发为热能的能量部分转发为热能的能量即：即：W Q 焦焦耳耳在在18181818年年1212月月2424日日生生于于英英国国曼曼彻彻 斯斯特特，他他的的父父亲亲是是
5、一一个个酿酿酒酒厂厂主主. .焦焦耳耳自自幼幼跟跟随随父父亲亲参参加加酿酿酒酒劳劳动动，没没有有受受过过正正规规的的教教育育。青青年年时时期期，在在别别人人的的介介绍绍下下，焦焦耳耳认认识识了了著著名名的的化化学学家家道道尔尔顿顿. .道道尔尔顿顿给给予予了了焦焦耳耳热热情情的的教教导导. .焦焦耳耳向向他他虚虚心心的的学学习习了了数数学学、哲哲学学和和化化学学，这这些些知知识识为为焦焦耳耳后后来来的的研研究究奠奠定定了了理理论论基基础础.1840.1840年年，焦焦耳耳把把环环形形线线圈圈放放入入装装水水的的试试管管内内，测测量量不不同同电电流流强强度度和和电电阻阻时时的的水水温温. .通通
6、过过这这一一实实验验，他他发发现现：导导体体在在一一定定时时间间内内放放出出的的热热量量与与导导体体的的电电阻阻及及电电流流强强度度的的平平方方之之积积成成正正比比. .四四年年之之后后，俄俄国国物物理理学学家家楞楞次次公公布布了了他他的的大大量量实实验验结结果果，从从而而进进一一步步验验证证了了焦焦耳耳关关于于电电流流热热效效应应之之结结论论的的正正确确性性. .因因此此，该该定定律律称称为为焦焦耳耳楞楞次次定定律律. .焦焦耳耳活活到到了了七七十十一一岁岁.1889.1889年年1010月月1111日日，焦焦耳耳在在索索福福特特逝逝世世. .后后人人为为了了纪纪念念焦焦耳耳，把把功功和和能
7、能的的单单位定为焦耳位定为焦耳. . 典型例题解析典型例题解析【例例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎铜导线却不怎 么热，这是为什么么热，这是为什么? 电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，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可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜
8、导线的由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多. 【例例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈，线圈的电阻为的电阻为2 ，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，这台电动机正常工作时，一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为，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
9、： I36V 600.6AQ=I2Rt=(0.6)260300J=6480J U R解： I36V 600.6A U R解： I36V 600.6A解： I36V 600.6A典型例题解析典型例题解析【例例4】在如图在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置，所示的电路的方框内有一种发热装置，它是由三段阻它是由三段阻 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方框外的电路相连接.当开关当开关S掷到掷到A点时点时 为高温，掷到为高温，掷到B点点时为低温时为低温(电源电压不变电源电压不变)，且在相同时间内，高温时产生的，且在相同时间内，
10、高温时产生的热量是低热量是低 温时产生的热量的温时产生的热量的2倍，试在方框内画出它的电路倍，试在方框内画出它的电路图图.图图9-3-1答案答案典型例题解析典型例题解析1.电流通过导体时产生的热量跟电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体成正比，跟导体的的_成正比，跟成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字定律，数字 表达式是表达式是_.2.电热器是利用电流的电热器是利用电流的_效应制成的，它的主要部件是效应制成的，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，电阻分别为有两根金属电阻丝，电阻分别
11、为5和和15，将它们串联后，将它们串联后接在一个电源两端，它们的电接在一个电源两端，它们的电 压之比为压之比为_，在相同的时间，在相同的时间内产生的热量之比为内产生的热量之比为_； 如果将它们并联同一电源两极间如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电流之比为，通过它们的电流之比为_，在相等的，在相等的 时间内产生的热量时间内产生的热量之比为之比为_.电流的平方电流的平方电阻电阻通电的时间通电的时间Q=I2Rt热热发热体发热体 热量热量1 31 33 13 1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
12、加上相同的电压，那么下列说法 中正确的是中正确的是( )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，相同时间内产生的热量较多短的镍铬合金线电阻较大，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一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在的电源上，在1s内产生的热量内产生的热量是是2J，要让该电阻，要让该电阻(其电阻大其
13、电阻大 小恒定不变小恒定不变)产生产生8J的热量，的热量，可采用的办法是可采用的办法是( )A.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间仍为，通电时间仍为1SB.使电源电压仍为使电源电压仍为5V，通电时间变为，通电时间变为2SC.使电源电压变为使电源电压变为20V，通电时间变为，通电时间变为 SD.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间变为，通电时间变为2SCA课时训练课时训练6.研究焦耳定律的实验装置如图研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根瓶中装满煤油，瓶中各放一根 电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻
14、值比乙瓶中的电阻大比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通实验分三步进行，其中第一步为：接通电电 路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这路一段时间，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一步是在什么情况下研究热量跟哪 个物理量的关系个物理量的关系?( )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是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电
15、时间的关系的关系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系D图图9-3-4课时训练课时训练图图9-3-4课时训练课时训练7.如图如图9-3-5所示，所示，a、b相同容器中分别装有相同质量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的水，水中的电阻丝的阻值分别 为为R1和和R2，且，且R1R2，则闭分开关，则闭分开关S后，后，a、b容器中水温上容器中水温上 升较快的是升较快的是( )A. a容器中的水容器中的水B. b容器中的水容器中的水C. a、b容器中的水温上升的快慢一样容器中的水温上升的快慢一样D.无法判断无法判断
16、B图图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。2:33:2电热器电热器：利用利用电流的热效应电流的热效应制成的加热制成的加热设备设备1、电热器的主要组成部分、电热器的主要组成部分：发热体发热体2、发热体、发热体一般由一般
17、由电阻率大电阻率大、熔点高熔点高的的金属金属丝丝绕在绝缘材料上做成的。绕在绝缘材料上做成的。3、电热器的优点、电热器的优点：清洁清洁、无污染无污染、热效热效率高率高且且便于控制和调节便于控制和调节。课后作业课后作业1.某同学自制了一个某同学自制了一个“电热驱蚊器电热驱蚊器”，它的发热元件是一，它的发热元件是一个阻值为个阻值为1.0104的电阻的电阻. 将这个电热驱蚊器接在电源的将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为两端，当电源两端电压为220V时，时，1min内产生的热量的内产生的热量的_J.2.一个标有一个标有“220V，500W”字样的电加热器字样的电加热器(俗称俗称“热得热得快快”)，正常工作，正常工作20分钟产生的热分钟产生的热 量为量为_焦焦.假若电假若电加热器放出的这些热量全部被水吸收，在标准大加热器放出的这些热量全部被水吸收，在标准大 气压下气压下 _(填填“能能”或或“不能不能”)将质量为将质量为2千克千克20的水加热的水加热至沸腾至沸腾.3.阻值为阻值为R的电热丝接到电压不变的电源上，的电热丝接到电压不变的电源上，3分钟可以使分钟可以使一杯水烧开，现换用阻值为一杯水烧开，现换用阻值为2 R的电阻，再接到此电源上，的电阻，再接到此电源上，_分钟可以使同样的一杯水烧开分钟可以使同样的一杯水烧开.290.4不能不能61056
