人教版九年級物理全冊第十八章電功率第4節(jié)《焦耳定律》

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第節(jié)第節(jié)用手摸一下電視機(jī)后蓋用手摸一下電視機(jī)后蓋 上周六，小剛同學(xué)的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。上周六，小剛同學(xué)的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。當(dāng)爸爸回來時看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興。當(dāng)爸爸回來時看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興。 可是可是 ，后來發(fā)現(xiàn)小剛說了謊。，后來發(fā)現(xiàn)小剛說了謊。生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。你有類似的經(jīng)歷嗎，這個故事對你有什么啟示？你有類似的經(jīng)歷嗎，這個故事對你有什么啟示？生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。生活中

2、，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請舉例說明。請舉例說明。電熱壺電熱壺電烤箱電烤箱電爐電爐電飯鍋電飯鍋熱水器熱水器電熱器電熱器 通電后，這些用通電后，這些用電器會發(fā)熱，為電器會發(fā)熱，為什么？什么？一、電流的熱效應(yīng)：一、電流的熱效應(yīng)： 電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)電流通過導(dǎo)體產(chǎn) 生熱的多少跟什么因生熱的多少跟什么因素有關(guān)？素有關(guān)？點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什么？導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不很熱？說明什么？電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，

3、為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? ?電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)? ?想想議議想想議議 猜想與假設(shè)猜想與假設(shè) 1.可能與可能與電阻電阻有關(guān)。有關(guān)。電阻越大，電流熱效應(yīng)越大電阻越大，電流熱效應(yīng)越大電流的熱效應(yīng)與那些因素有關(guān)電流的熱效應(yīng)與那些因素有關(guān)？2.可能與可能與電流電流有關(guān)。有關(guān)。電流越大，電流熱效應(yīng)越大電流越大，電流熱效應(yīng)越大3.可能與可能與通通電時間電時間有關(guān)。有關(guān)。通電時間越長，電流熱效通電時間越長，電流熱效應(yīng)越大應(yīng)越大 設(shè)計實驗設(shè)計實驗 討論討論1.當(dāng)一個物理量被猜測與多個因素有關(guān)，應(yīng)用當(dāng)一個物理量被

4、猜測與多個因素有關(guān)，應(yīng)用 什什么么 方法去研究？方法去研究？ 答答:控制變量法控制變量法討論討論2.用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？答：轉(zhuǎn)換法答：轉(zhuǎn)換法電熱電熱氣體（或液體）受熱膨脹，觀察產(chǎn)生熱量氣體（或液體）受熱膨脹，觀察產(chǎn)生熱量的多少的多少實驗中，通過觀察U形管中液面高度的變化來判斷產(chǎn)生熱量的多少， 電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)? ?演示實驗演示實驗實驗裝置實驗裝置實驗實驗1：研究電熱與電阻關(guān)系：研究電熱與電阻關(guān)系R1 = 5 R2 = 10 A在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大

5、，在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。實驗實驗2：研究電熱與電流關(guān)系：研究電熱與電流關(guān)系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。多。焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英國物理學(xué)家。用），英國物理學(xué)家。用近近 40 年的時間做了年的時間做了 400 多次實驗，多次實驗，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實研究熱和功的關(guān)系。通過大量的

6、實驗，于驗，于 1840 年最先精確地確定了電年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。時間的關(guān)系。焦焦 耳耳實驗結(jié)論：1、在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生、在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。的熱量越多。（I與與t相同，相同，R越大，越大，Q越多）越多）2、在通電時間、電阻相同的情況下，電流、在通電時間、電阻相同的情況下，電流 越大，產(chǎn)生的熱量越多。越大，產(chǎn)生的熱量越多。（ R與與t相同，相同，I越大，越大，Q越多）越多）3、在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，產(chǎn)生、在電阻、電流相同的情況下，通電時間越長，

7、產(chǎn)生的熱量越多。的熱量越多。（ R與與I相同，相同，t越大，越大，Q越多）越多）3單位：焦耳（單位：焦耳（J）Q = I R t 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時間時間J A S公式：公式：意義：意義：單位：單位：二、焦耳定律二、焦耳定律2公式：公式：Q = I Rt 1內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。時間成正比。我們學(xué)習(xí)了焦耳定律，怎樣回答我們學(xué)習(xí)了焦耳定律，怎樣回答前面的問題？前面的問題？l導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，導(dǎo)線和電爐絲串聯(lián)，為什么電爐絲

8、熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱呢？而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱呢？ 答：電爐通過導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線中的答：電爐通過導(dǎo)線接到電路中，導(dǎo)線中的電流跟電爐絲中的電流相等，但電爐絲的電阻電流跟電爐絲中的電流相等，但電爐絲的電阻比連接電爐絲的導(dǎo)線電阻大得多，根據(jù)焦耳定比連接電爐絲的導(dǎo)線電阻大得多，根據(jù)焦耳定律律Q Q= =I I2 2RtRt知知，電流相等時，電阻大的，相同電流相等時，電阻大的，相同時間里放出的熱較多，所以電爐絲很熱，而導(dǎo)時間里放出的熱較多，所以電爐絲很熱，而導(dǎo)線卻不熱。線卻不熱。1當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，

9、那么電流產(chǎn)生的而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量熱量Q 就等于消耗的電能就等于消耗的電能W，即，即Q = W = UIt = I2Rt如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。2當(dāng)電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)當(dāng)電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：的機(jī)械能：WQ熱熱電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+機(jī)械能機(jī)械能三、電能和電熱關(guān)系三、電能和電熱關(guān)系Q = I2Rt =(0.6 A)260 W W300 s = 6 480 J 一根一根 60 的電阻絲接在的電阻絲接在 36 V的電源兩端，在的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答答: 在在

10、 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。熱量。解解: :例題例題I = = 0.6 AUR36 V60 額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战拐９ぷ鲿r單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?想想議議想想議議答：前者說電阻越小，答：前者說電阻越小，正常工作時正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越

11、的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應(yīng)用公式時應(yīng)該特別注意條兩者并不矛盾。所以我們在應(yīng)用公式時應(yīng)該特別注意條件。件。1電熱的利用電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞利用電熱孵化器孵小雞用來加熱用來加熱電熱器的優(yōu)點電熱器的優(yōu)點: 清潔衛(wèi)生，清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。四、電熱的利用和防止四、電熱的利用和防止很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運行時電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運行時要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。2電熱的危害電熱的危害3.電熱的防止電熱的防止電腦中的電腦中的CPUCPU在工作時要產(chǎn)在工作時要產(chǎn)生熱生熱, ,如果過熱就會損壞芯如果過熱就會損壞芯片片, ,所以要在芯片上加裝散所以要在芯片上加裝散熱片和風(fēng)扇熱片和風(fēng)扇. .1.1.電流通過導(dǎo)體時，電能轉(zhuǎn)化為熱的現(xiàn)象，電流通過導(dǎo)體時，電能轉(zhuǎn)化為熱的現(xiàn)象，叫電流的熱效應(yīng)。叫電流的熱效應(yīng)