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1、v6.36.3 焦耳定律感受生活 电流的热效应电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。思考？产生的热量与哪些因素有关呢?提出问题提出问题提出问题提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？科学探究的过程科学探究的过程科学探究的过程科学探究的过程猜想依据猜想依据合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测实验验证实验验证实验验证实验验证制定计划制定计划制定计划制定计划得出结论得出结论得出结论得出结论交流讨论交流讨论交流讨论交流讨论烫手烫手不烫手不烫手why why ？合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测现象：电炉丝和导线通过的电流相同。为什
2、么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？根据此现象，你能提出什么问题？why why ？着火着火了！了！why why ？合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测烫烫手手不烫不烫手手跟跟电流电流有关有关跟跟电阻电阻有关有关跟跟时间时间有关有关返回返回合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测探究实验：探究实验：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Q跟电流大小I，电阻R和通电时间t的关系。设计实验：设计实验：1、如何在实验中展示出电流产生的热量Q的多少？2、如何控制电流大小I相同？3、如何控制电阻R的大小不变？4、通电时间t比较好控制。控制变量法探究电流的热效应跟哪些因素有关？制定计
3、划制定计划制定计划制定计划电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？既看不见也摸不着的科学量既看得见也能测量的科学量转化转化转化转化让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃管内的水柱升降或者温度计示数大小）来测量。观察电热的方法：观察电热的方法：（转化法）观察电热的方法：观察电热的方法：方法二方法二电热丝发热，电热丝发热，点燃火柴点燃火柴方法三方法三电热丝发热使电热丝发热使煤油升温而膨胀煤油升温而膨胀（转化法）（转化法）控制I、R、t1、如何控制电流相同？、如何控制电流相同？让电阻串联2、如何控制电阻大小相同？、如何控制电阻大小相同？用2个相同的电阻 返
4、返 回回演示电阻丝电阻丝结论：结论： 在电流、通电时间相同时在电流、通电时间相同时，阻值，阻值 大大 的电阻产生的热量多。的电阻产生的热量多。探究一：产热多少与电阻大小的关系探究一：产热多少与电阻大小的关系实验验证实验验证实验验证实验验证演示电阻丝电阻丝结论：结论： 在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间 长长 的产的产生的热量多。生的热量多。探究二：探究二：电电热多少与通电时间的关系热多少与通电时间的关系实验验证实验验证实验验证实验验证演示电阻丝电阻丝结论：结论： 在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时，电流越，电流越 大大
5、 的产生的热量多。的产生的热量多。探究三：产热多少与电流大小的关系探究三：产热多少与电流大小的关系返回返回实验验证实验验证实验验证实验验证 利用如图所示的装置探利用如图所示的装置探究究“导体产生的热量与电阻大小的关系导体产生的热量与电阻大小的关系”两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶瓶A中的金中的金属丝属丝电阻比较小，电阻比较小，烧瓶烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大两瓶煤油中温度计可以显示比较大两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度煤油的温度（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质）根据控制变量法的研究思想，应该使
6、这两个烧瓶中煤油的质量量 （2）实验中，发现烧瓶）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快这表明：中温度计的示数升高的快这表明：在在 和通电时间相同的情况下，导体的电阻越和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，电流产电流产生的热量越生的热量越 。BA电热的影响因素电热的影响因素相等相等电流电流大大多多RR研究电热与研究电热与I的关系，那么就要控制的关系，那么就要控制 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？ 。最后发现：电流
7、大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 ，电流产生的，电流产生的热量越热量越 。RR电阻电阻移动滑动变阻器的滑片移动滑动变阻器的滑片大大多多1、为什么选用煤油，而没有用水？（、为什么选用煤油，而没有用水？（ ）实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？3、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？保持相同的电流？2、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来
8、、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？表明的？A因为煤油有颜色便于观察因为煤油有颜色便于观察 B因为煤油有比较大的热值因为煤油有比较大的热值C因为煤油有比较小的密度因为煤油有比较小的密度 D因为煤油有比较小的比热容因为煤油有比较小的比热容D在通电电流和通电时间相在通电电流和通电时间相同时，同时，电阻电阻越大越大，电流产生的热量电流产生的热量越多越多. . 在电阻和通电时间相在电阻和通电时间相同时，同时，电流电流越大越大，电流产生的热量电流产生的热量越多越多. . 进一步的研究表明产生的热量与电流的进一步的研究表明产生的热量与电流的平方平方成正比成正比. . 在通电电流和电阻相在通电
9、电流和电阻相同时，同时，通电时间通电时间越长越长，电流产生的热量电流产生的热量越多越多. . 123 实验分析实验分析1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.2.公式： Q = I2Rt3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到倍9英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.得出结论得出结论根根据据电电功功公公式式和和欧欧姆姆定定律律推推导导焦焦耳耳定定律律. . 纯电阻电路：纯电阻电路：纯电阻电路：纯
10、电阻电路：WW= =QQ= =PtPt= =UItUIt= =UU2 2/R t/R t= =I I2 2RtRt非纯电阻电路：非纯电阻电路：非纯电阻电路：非纯电阻电路：WWQ Q ( (WWUIt UIt = =WW其他其他其他其他QQ) )焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效对只存在电流热效应的电路也可用应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2 t/R 来来计算热量计算热量. .Q = W = UIt = I2Rt又又W = UIt若电流做的功全部用来产生热量即若电流做的功全部用来产生热量即Q = W注意：注意：返回返回得出
11、结论得出结论得出结论得出结论前面两个现象的解释前面两个现象的解释1第一个为什么第一个为什么第一个为什么第一个为什么 灯灯泡和导线是泡和导线是串联串联串联串联，灯泡的电阻大比导线的灯泡的电阻大比导线的电阻大电阻大第二个为什么第二个为什么第二个为什么第二个为什么 干路的电干路的电流等于流等于各个支路的电各个支路的电流之和流之和2烫烫手手不烫不烫手手交流讨论交流讨论交流讨论交流讨论电热的应用1.电热器: 利用电流做功将能转换为能的装置.2.2.电热器的原理电热器的原理: : 利用电流的制成的加热设备。电热器主要组成部分是。它是由电阻率。熔点的合金丝制成的加热设备。电内热效应发热体大高常见的电热的应用
12、电炉电炉电热毯电热毯热热得得快快电热水壶电热水壶电暖气电暖气电熨斗电熨斗电流热效应的利用v制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）v制白炽灯v制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）电热的预防计算机显示器的散热孔计算机CPU的散热风扇电热的预防无用的电流热效应应尽量减少v导线上的热损耗应尽量减少。v家用导线一般用电阻率很小的铜或者铝导线v电路板中，用铜箔或者银箔做导线，减小电阻。v高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。v有些电器加装风扇或者散热片、散热孔。使用常识：防火灾-勿将空调靠近窗帘【练习练习1】：某电热器电阻丝的电阻是某电热器电阻丝的电阻是2欧，当欧，当1安的电流通
13、过时，安的电流通过时，1分钟产生分钟产生的热量是多少焦？的热量是多少焦？ 解：解：Q= I2Rt=(1A)2 2 60S =120J 【练习练习2】：为了研究温度对种子发芽的为了研究温度对种子发芽的影响影响, ,课外活动小组要做一只电烘箱课外活动小组要做一只电烘箱, ,要求要求在在10min10min内产生内产生6106104 4J J的热量的热量, ,接用的是家接用的是家庭电路庭电路, ,请计算一下这只电烘箱电热丝的电请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少阻是多少? ? 【练习练习3】：标有标有“220V 100W”220V 100W”的白炽的白炽灯正常工作时灯正常工作时, ,在在1min1
14、min内将产生多少热量内将产生多少热量? ?将消耗多少电能将消耗多少电能? ?若接在若接在55V55V的电路中呢的电路中呢? ?【练习练习4】：两个电热器的电阻之比为两个电热器的电阻之比为4 43 3，通，通过相同的电流，在相等的时间里产过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为生的热量之比为_；若两个电热；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为器的电阻相同，通过的电流强度为1 13 3，在相等的时间里产生的热量之，在相等的时间里产生的热量之比为比为_。4319当当0.2安的电流通过一金属线时产生的安的电流通过一金属线时产生的热量为热量为Q1，若使通过的电流增加到，若使通过的电流增加到0.
15、4安时，在相同的时间内产生的热量为安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么，那么Q2是是Q1的的( )A、2倍倍 B、4倍倍 C、0.25倍倍 D、0.5倍倍B【练习练习5】：6、一电动机线圈的电阻为、一电动机线圈的电阻为1，线圈两端所加电压为，线圈两端所加电压为2V时，电流时，电流为为1A，电动机正常工作。，电动机正常工作。（1）电动机正常工作时的能量转化？）电动机正常工作时的能量转化？（2）电动机正常工作）电动机正常工作1min所产生的电能为多少所产生的电能为多少J？（3）电动机正常工作）电动机正常工作1min所产生的电热为多少所产生的电热为多少J？（4）电动机正常工作）电动机正常工作1
16、min所提供的机械能为多少？所提供的机械能为多少？（5）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？Q=UIt【定义式】导出式：导出式：欧姆定律欧姆定律代换法U2RtW=对于非纯电阻电路：计算电热只有一个公式：Q=I2Rt计算电能只有一个公式：W=UIt计算机械能只有一个公式：W机械=WQ非纯电阻电路的电热（Q）计算：QW【电能少部分转化为内能】Q=Pt 7 7、 如图所示，电源电压如图所示，电源电压220220伏，伏，R R是电烙是电烙铁，标有铁，标有“220V220V，40W”40W”字样；字样；L L是电灯泡，是电灯泡，标有标有“
17、PZ22040”PZ22040”字样字样. .当开关当开关S S闭合时，闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是电烙铁每分钟产生的热量是_焦，当开焦，当开关关S S断开时，电烙铁的实际功率是断开时，电烙铁的实际功率是_瓦；开瓦；开关关S S断断 开后，整个电路工作开后，整个电路工作_小时消耗小时消耗1 1千千瓦时电能瓦时电能. .8、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为压为220V，R1是发热电阻，是发热电阻，R2是阻值为是阻值为616的分压电阻，的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点转到触点1为断开状态；为断开状态；
18、S转到触点转到触点2为低温状为低温状态；态；S转到触点转到触点3为高温状态，此时功率为为高温状态，此时功率为100W。求：。求： （l）当开关）当开关S转到触点转到触点3时。电热毯的发热电时。电热毯的发热电阻阻R1是多少是多少？（2）当开关）当开关S转到触点转到触点2时，时，通过电路的电流是多少安？通过电路的电流是多少安？发热电阻发热电阻R1消耗的功率是消耗的功率是多少瓦特？多少瓦特？9 9、CFXBCFXB型型“220V 1100W”220V 1100W”电饭煲的原理图如图电饭煲的原理图如图所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单所示，它有高温烧煮和焖饭、保温两挡，通过单刀双掷开关刀双掷开
19、关S S进行调节，进行调节，R R0 0为电热丝当开关为电热丝当开关S S接接高温烧煮挡时，电路的功率为高温烧煮挡时，电路的功率为1100W1100W，当开关，当开关S S接接焖饭、保温挡时，电路的总功率为焖饭、保温挡时，电路的总功率为22W22W（1 1）电）电饭煲在高温烧煮挡时，开关饭煲在高温烧煮挡时，开关S S应与哪个触点连接应与哪个触点连接？（？（2 2）电热丝）电热丝R R0 0的阻值多大？（的阻值多大？（3 3）当电饭煲在）当电饭煲在正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保正常焖饭、保温时电路中的电流多大？焖饭、保温温10min10min，电热丝，电热丝R R0 0产生的热量为多
20、少？产生的热量为多少？ 焦耳在焦耳在18181818年年1212月月2424日生于英国曼彻日生于英国曼彻 斯特，他的父亲是一个酿酒厂主斯特，他的父亲是一个酿酒厂主. .焦耳自幼焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教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了著名的化学家道尔顿. .道尔顿给予了焦耳道尔顿给予了焦耳热情的教导热情的教导. .焦耳向他虚心的学习了数学、焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基础定了理论基础.184
21、0.1840年，焦耳把环形线圈放年，焦耳把环形线圈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焦耳，把功和能的单位定为焦耳念焦耳，把功和能的单位定为焦耳. . back焦耳：焦耳：
