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1、 15.4 探究焦耳定律第1课时 电流的热效应1星期天星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视,得先完成作业得先完成作业,可是小明等妈妈一走可是小明等妈妈一走,就看起了就看起了电视电视,直到妈妈回来前才开始做作业直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小妈妈问小明为何没有做完作业明为何没有做完作业,小明说作业太难小明说作业太难,可是小可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎明妈妈只用了一招就知道小明说了谎,请问请问,他他妈妈是怎样做的妈妈是怎样做的?她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启
2、示？你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？情景导入1 1、电流通过导体时，电能要转、电流通过导体时，电能要转化成热，（电热）这个现象叫化成热，（电热）这个现象叫做电流的热效应。做电流的热效应。（电流通过导体时，导体会发热）（电流通过导体时，导体会发热）2 2、思考：为什么电热丝热的发红，而导线却几乎不发、思考：为什么电热丝热的发红，而导线却几乎不发热？发热的多少与什么因素有关？热？发热的多少与什么因素有关？电流还具有磁效应和化学效应电流还具有磁效应和化学效应电流的热效应 猜想与假设猜想与假设 1、可能与电阻有关、可能与电阻有关电阻越大，电流热效应越大电阻越大，电流热效应越大2、可能与电流有
3、关、可能与电流有关电流越大，电流热效应越大电流越大，电流热效应越大通电时间越长，电流热效应越大通电时间越长，电流热效应越大3、可能与通电时间有关、可能与通电时间有关探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关 设计实验设计实验 讨论讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什么什么 方法去研究？方法去研究？ 控制变量法控制变量法讨论讨论2、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？电流电流 器材、电流表器材、电流表时间时间 器材、计时表器材、计时表电热电热 方案方案1 ：（加热液体）原理：利用液体的热胀冷缩：（加
4、热液体）原理：利用液体的热胀冷缩; 器材、易受热膨胀的液体，例如煤油而不是水，带塞器材、易受热膨胀的液体，例如煤油而不是水，带塞的烧瓶，细管的烧瓶，细管改进方案改进方案1: 原理原理:利用液体受热升温利用液体受热升温;器材、易受热升器材、易受热升温的液体，例如煤油而不是水，带塞的烧瓶，温度计温的液体，例如煤油而不是水，带塞的烧瓶，温度计方案方案2 （加热固体加热固体）: 原理、利用蜡烛受热熔化。器材、原理、利用蜡烛受热熔化。器材、石蜡、火柴棒石蜡、火柴棒方案方案3（加热气体加热气体）；原理：利用气体受热膨胀）；原理：利用气体受热膨胀;器材器材:焦耳定律试验器焦耳定律试验器思考：为何选择质量相等
5、煤油而不是水？质量相等是为了控制变量；选择煤油是因为煤油升温快，水升温慢，实验时间过长；而且含有杂质的水是导体，影响电阻丝的电阻，影响实验.像这种利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的像这种利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫：转换法方法叫：转换法请你评估：哪种方法好，理由是什么？请你评估：哪种方法好，理由是什么？从便于计量和对比的角度来看，应该选择加热液体的改从便于计量和对比的角度来看，应该选择加热液体的改进法或加热气体的方法。进法或加热气体的方法。本节探究所用到的方法：本节探究所用到的方法： 实验方法实验方法 控制变量法和转换法控制变量法和转换法(如通过小灯泡亮度判断电流大
6、小如通过小灯泡亮度判断电流大小) 实验一实验一 探索电热与电阻的关系探索电热与电阻的关系应控制的物理量：应控制的物理量：应变化的物理量：应变化的物理量：思考：怎样才能使两段电阻不同的导体有相等思考：怎样才能使两段电阻不同的导体有相等 的电流和通电时间的电流和通电时间将它们串联串联,加入开关加入开关设计实验；相等的电流和通电时间相等的电流和通电时间电阻电阻 5 10 5 10实验装置实验装置数据记录数据记录 分析论证分析论证 与大家交流与大家交流被控变被控变量量电阻电阻液面上升格数液面上升格数结结 论论电流相电流相等通电等通电时间为时间为10秒秒较大较大较小较小实验表明：在通电时间一定，电流相同
7、实验表明：在通电时间一定，电流相同的情况下，电阻越大，发热越多的情况下，电阻越大，发热越多多少 实验二实验二 探索电热与电流的关系探索电热与电流的关系应控制的物理量：应控制的物理量：应变化的物理量：应变化的物理量：设计实验电阻和通电时间电流的大小思考：电阻该如何选择？通电时间怎样控制？思考：电阻该如何选择？通电时间怎样控制？如何变化电流？如何变化电流？并联电路，开关在干路上。 分析论证分析论证 实验表明：在通电时间一定，电阻相同实验表明：在通电时间一定，电阻相同的情况下，电流越大，发热越多的情况下，电流越大，发热越多被控被控变量变量电流电流液面上升格数液面上升格数结结 论论电阻为电阻为10欧通
8、欧通电时间电时间为为10秒秒较大较大较小较小 进行实验进行实验 多少焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳1内容：内容：电流通流通过导体体产生的生的热量跟量跟电流的流的二次方成正比，跟二次方成正比，跟导体的体的电阻成正阻成正比，跟通比，跟通电时
9、间成正比。成正比。2公式：公式：Q=I2Rt3单位：焦耳（位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律1当当电流通流通过导体体时，如果，如果电能全部能全部转化化为内能，而没有同内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么化成其他形式的能量，那么电流流产生的生的热量量Q就等于消耗的就等于消耗的电能能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：如：电暖器，暖器，电饭锅，电炉子等。炉子等。2当当电扇工作扇工作时，消耗的，消耗的电能主要能主要转化化为电机的机械能：机的机械能：WQ热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电能能 内能内能+机械能机械能Q= I2Rt=(0.6 A)260 W W300 s
10、= 6 480 J 一根一根 60 的的电阻阻丝接在接在 36 V的的电源两端，在源两端，在 5 min内共内共产生多少生多少热量量?答答: 在在 5 min 内共内共产生生 6 480 J 热量。量。解解: :例例题I= = 0.6 AUR36 V60 2 2、电热器的发热体：、电热器的发热体：1 1、电热器：、电热器：3 3、电热器的优点：、电热器的优点： 电热饮水机电热饮水机 电熨斗电熨斗 电烙铁电烙铁 电烤箱电烤箱 电热孵化器电热孵化器 电热水器电热水器电阻率大、熔点高电阻率大、熔点高污染小、使用方便污染小、使用方便热效应的应用与控制20032003年年2 2月月3 3日凌晨日凌晨5
11、5时许，兰州城关区鱼池口拱星时许，兰州城关区鱼池口拱星墩后街墩后街144144号发生一起火灾，号发生一起火灾，7878岁的王玉花老人用岁的王玉花老人用劣质电热毯取暖时，因温度过高引燃被褥，当场劣质电热毯取暖时，因温度过高引燃被褥，当场被烧死，经济损失被烧死，经济损失20002000多元，着起的大火在当天多元，着起的大火在当天上午上午9 9时许才被扑灭；时许才被扑灭；20032003月月1515日上午日上午9 9时许，兰时许，兰州市农民巷老四川菜馆因房顶内电线短路引发大州市农民巷老四川菜馆因房顶内电线短路引发大火，整个菜馆毁于一旦。火，整个菜馆毁于一旦。随着家用电器的增多，家庭火灾发生率也急剧攀
12、随着家用电器的增多，家庭火灾发生率也急剧攀升。升。20042004全国城市居民家庭火灾发生全国城市居民家庭火灾发生2 22 2万起，万起，死亡死亡673673人，伤人，伤945945人。人。 （南陵日报）（南陵日报） 电流的危害和防止防止方法：防止方法：散热窗、散热片、散热风扇、通风等散热窗、散热片、散热风扇、通风等结束电流的危害和防止1、电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。2、焦耳定律：Q=IRt 3、利用电流热效应来工作的用电器叫电热器， 电热器的发热体：电阻大、熔点大。4、要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害。课堂小结返回 加热固体 加热液体加热气体加热气体返返回回
