初中物理-教科版-九年級(jí)上-第六章-第三節(jié)-焦耳定律

2/5/20236.3焦耳定律2/5/20232/5/2023感受生活……電流的熱效應(yīng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體就要發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。思考？ 產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢?2/5/2023提出問(wèn)題電流通過(guò)電熱器所產(chǎn)生的熱量多少與哪些因素有關(guān)？科學(xué)探究的過(guò)程猜想依據(jù)合理猜測(cè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證制定計(jì)劃得出結(jié)論交流討論2/5/2023燙手不燙手why？合理猜測(cè)現(xiàn)象：電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)的電流相同。為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？根據(jù)此現(xiàn)象，你能提出什么問(wèn)題？why？2/5/2023著火了！why？合理猜測(cè)2/5/2023燙手不燙手跟電流有關(guān)跟電阻有關(guān)跟時(shí)間有關(guān)返回合理猜測(cè)2/5/2023探究實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)方法：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯侩娏魍ㄟ^(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q跟電流大小I，電阻R和通電時(shí)間t的關(guān)系。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：1、如何在實(shí)驗(yàn)中展示出電流產(chǎn)生的熱量Q的多少？2、如何控制電流大小I相同？3、如何控制電阻R的大小不變？4、通電時(shí)間t比較好控制?？刂谱兞糠ㄌ骄侩娏鞯臒嵝?yīng)跟哪些因素有關(guān)

？制定計(jì)劃2/5/2023電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)熱,其中所產(chǎn)生的熱量既看不見也摸不著，如何測(cè)量呢？既看不見也摸不著的科學(xué)量既看得見也能測(cè)量的科學(xué)量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化讓電流產(chǎn)生的熱量被氣體吸收，通過(guò)觀察氣體的熱膨脹（觀察玻璃管內(nèi)的水柱升降或者溫度計(jì)示數(shù)大?。﹣?lái)測(cè)量。觀察電熱的方法：（轉(zhuǎn)化法）2/5/2023觀察電熱的方法：方法二電熱絲發(fā)熱，點(diǎn)燃火柴方法三電熱絲發(fā)熱使煤油升溫而膨脹（轉(zhuǎn)化法）2/5/2023控制I、R、t1、如何控制電流相同？讓電阻串聯(lián)2、如何控制電阻大小相同？用2個(gè)相同的電阻

返回2/5/2023演示電阻絲結(jié)論：

在電流、通電時(shí)間相同時(shí)，阻值

大

的電阻產(chǎn)生的熱量多。探究一：產(chǎn)熱多少與電阻大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2/5/2023演示電阻絲結(jié)論：

在電流、電阻相同時(shí)，通電時(shí)間

長(zhǎng)

的產(chǎn)生的熱量多。探究二：電熱多少與通電時(shí)間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2/5/2023演示電阻絲結(jié)論：

在通電時(shí)間、電阻相同時(shí)，電流越

大

的產(chǎn)生的熱量多。探究三：產(chǎn)熱多少與電流大小的關(guān)系返回實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證2/5/2023利用如圖所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”．兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A中的金屬絲電阻比較小，燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲，電阻比較大．兩瓶煤油中溫度計(jì)可以顯示煤油的溫度．（1）根據(jù)控制變量法的研究思想，應(yīng)該使這兩個(gè)燒瓶中煤油的質(zhì)量

．（2）實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計(jì)的示數(shù)升高的快．這表明：在

和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電阻越

，電流產(chǎn)生的熱量越

。BA電熱的影響因素相等電流大多2/5/2023RR研究電熱與I的關(guān)系，那么就要控制和通電時(shí)間不變。所以就設(shè)計(jì)以上的電路，用了相同的電熱絲來(lái)保證電阻相同。那么怎樣使并聯(lián)的兩個(gè)電阻電流不同呢？。最后發(fā)現(xiàn)：電流大的那個(gè)支路，煤油的示數(shù)上升的快。所以表明在電阻和通電時(shí)間相同的情況下，導(dǎo)體的電流越

，電流產(chǎn)生的熱量越

。RR電阻移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片大多2/5/20231、為什么選用煤油，而沒有用水？（）實(shí)驗(yàn)中，幾個(gè)重要的問(wèn)題，你能回答出來(lái)嗎？3、通過(guò)什么樣的連接方式可以使阻值不同的電阻絲保持相同的電流？2、本實(shí)驗(yàn)電流產(chǎn)生熱量的多少是通過(guò)什么方式來(lái)表明的？A．因?yàn)槊河陀蓄伾阌谟^察B．因?yàn)槊河陀斜容^大的熱值C．因?yàn)槊河陀斜容^小的密度D．因?yàn)槊河陀斜容^小的比熱容D2/5/2023在通電電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.

在電阻和通電時(shí)間相同時(shí)，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多.

進(jìn)一步的研究表明產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比.在通電電流和電阻相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流產(chǎn)生的熱量越多.123實(shí)驗(yàn)分析2/5/20231.內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比.

2.公式：

Q=I2Rt3.單位：I-安，R-歐，t-秒，Q-焦.注意：熱量跟電流的平方成正比，若通過(guò)一個(gè)用電器的電流增加到3倍時(shí)，它產(chǎn)生的熱量增大到

倍9英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定電熱跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，即焦耳定律.

得出結(jié)論2/5/2023根據(jù)電功公式和歐姆定律推導(dǎo)焦耳定律.

純電阻電路：W=Q=Pt=UIt=U2/Rt=I2Rt非純電阻電路：W＞Q(W＝UIt=W其他＋Q)焦耳定律適用于任何用電器的熱量計(jì)算，對(duì)只存在電流熱效應(yīng)的電路也可用Q=W=UIt=Pt=U2t/R

來(lái)計(jì)算熱量.∴Q=W=UIt=I2Rt又∵W=UIt

若電流做的功全部用來(lái)產(chǎn)生熱量即Q=W

注意：返回得出結(jié)論2/5/2023前面兩個(gè)現(xiàn)象的解釋1第一個(gè)為什么燈泡和導(dǎo)線是串聯(lián)，燈泡的電阻大比導(dǎo)線的電阻大第二個(gè)為什么干路的電流等于各個(gè)支路的電流之和2燙手不燙手交流討論2/5/2023電熱的應(yīng)用1.電熱器:

利用電流做功將

能轉(zhuǎn)換為

能的裝置.2.電熱器的原理:

利用電流的

制成的加熱設(shè)備。電熱器主要組成部分是

。它是由電阻率

。熔點(diǎn)

的合金絲制成的加熱設(shè)備。電內(nèi)熱效應(yīng)發(fā)熱體大高2/5/2023常見的電熱的應(yīng)用電爐電熱毯熱得快電熱水壺電暖氣電熨斗2/5/2023電流熱效應(yīng)的利用制電熱器（要求電熱絲材料電阻率大、熔點(diǎn)高）制白熾燈制保險(xiǎn)絲（要求保險(xiǎn)絲材料電阻率大、熔點(diǎn)低）2/5/2023電熱的預(yù)防計(jì)算機(jī)顯示器的散熱孔計(jì)算機(jī)CPU的散熱風(fēng)扇2/5/2023電熱的預(yù)防無(wú)用的電流熱效應(yīng)應(yīng)盡量減少導(dǎo)線上的熱損耗應(yīng)盡量減少。家用導(dǎo)線一般用電阻率很小的銅或者鋁導(dǎo)線電路板中，用銅箔或者銀箔做導(dǎo)線，減小電阻。高壓導(dǎo)線又都是采用升高電壓減少電流的方法來(lái)減少熱損耗。有些電器加裝風(fēng)扇或者散熱片、散熱孔。2/5/2023使用常識(shí)：防火災(zāi)----勿將空調(diào)靠近窗簾

2/5/2023【練習(xí)1】：某電熱器電阻絲的電阻是2歐，當(dāng)1安的電流通過(guò)時(shí)，1分鐘產(chǎn)生的熱量是多少焦？

解：Q=I2Rt=(1A)2×2Ω×60S=120J2/5/2023

【練習(xí)2】：為了研究溫度對(duì)種子發(fā)芽的影響,課外活動(dòng)小組要做一只電烘箱,要求在10min內(nèi)產(chǎn)生6×104J的熱量,接用的是家庭電路,請(qǐng)計(jì)算一下這只電烘箱電熱絲的電阻是多少?

【練習(xí)3】：標(biāo)有“220V100W”的白熾燈正常工作時(shí),在1min內(nèi)將產(chǎn)生多少熱量?將消耗多少電能?若接在55V的電路中呢?2/5/2023【練習(xí)4】：兩個(gè)電熱器的電阻之比為4︰3，通過(guò)相同的電流，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為_____；若兩個(gè)電熱器的電阻相同，通過(guò)的電流強(qiáng)度為1︰3，在相等的時(shí)間里產(chǎn)生的熱量之比為______。4︰31︰92/5/2023當(dāng)0.2安的電流通過(guò)一金屬線時(shí)產(chǎn)生的熱量為Q1，若使通過(guò)的電流增加到0.4安時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2，那么Q2是Q1的(

)A、2倍B、4倍C、0.25倍D、0.5倍B【練習(xí)5】：2/5/20236、一電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為1Ω，線圈兩端所加電壓為2V時(shí)，電流為1A，電動(dòng)機(jī)正常工作。（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化？（2）電動(dòng)機(jī)正常工作1min所產(chǎn)生的電能為多少J？（3）電動(dòng)機(jī)正常工作1min所產(chǎn)生的電熱為多少J？（4）電動(dòng)機(jī)正常工作1min所提供的機(jī)械能為多少？（5）如果想讓電動(dòng)機(jī)的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，可以怎樣實(shí)施？Q=UIt【定義式】導(dǎo)出式：歐姆定律代換法U2RtW=對(duì)于非純電阻電路：計(jì)算電熱只有一個(gè)公式：Q=I2Rt

計(jì)算電能只有一個(gè)公式：W=UIt

計(jì)算機(jī)械能只有一個(gè)公式：W機(jī)械=W—Q×非純電阻電路的電熱（Q）計(jì)算：Q<W【電能少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能】××Q=Pt×2/5/20237、如圖所示，電源電壓220伏，R是電烙鐵，標(biāo)有“220V，40W”字樣；L是電燈泡，標(biāo)有“PZ220—40”字樣.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電烙鐵每分鐘產(chǎn)生的熱量是______焦，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電烙鐵的實(shí)際功率是__瓦；開關(guān)S斷開后，整個(gè)電路工作__小時(shí)消耗1千瓦時(shí)電能.2/5/20238、如圖是一個(gè)電熱毯的簡(jiǎn)化電路圖，電源電壓為220V，R1是發(fā)熱電阻，R2是阻值為616Ω的分壓電阻，S是控制電熱毯工作狀態(tài)的開關(guān)。S轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)1為斷開狀態(tài)；S轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)2為低溫狀態(tài)；S轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)3為高溫狀態(tài)，此時(shí)功率為100W。求：（l）當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)3時(shí)。電熱毯的發(fā)熱電阻R1是多少Ω？（2）當(dāng)開關(guān)S轉(zhuǎn)到觸點(diǎn)2時(shí)，通過(guò)電路的電流是多少安？發(fā)熱電阻R1消耗的功率是多少瓦特？2/5/20239、CFXB型“220V1100W”電飯煲的原理圖如圖所示，它有高溫?zé)蠛蜖F飯、保溫兩擋，通過(guò)單刀雙擲開關(guān)S進(jìn)行調(diào)節(jié)，R0為電熱絲．當(dāng)開關(guān)S接高溫?zé)髶鯐r(shí)，電路的功率為1100W，當(dāng)開關(guān)S接燜飯、保溫?fù)鯐r(shí)，電路的總功率為22W．（1）電飯煲在高溫?zé)髶鯐r(shí)，開關(guān)S應(yīng)與哪個(gè)觸點(diǎn)連接？（2）電熱絲R0的阻值多大？（3）當(dāng)電飯煲在正常燜飯、保溫時(shí)電路中的電流多大？燜飯、保溫10min，電熱絲R0產(chǎn)生的熱量為多少？2/5/2023

焦耳在1818年12月24日生于英國(guó)曼徹斯特，他的父親是一個(gè)釀酒廠主.焦耳自幼跟隨父親參加釀酒勞動(dòng)，沒有受過(guò)正規(guī)的教育。青年時(shí)期，在別人的介紹下，焦耳認(rèn)識(shí)了著名的化學(xué)家道爾頓.道爾頓給予了焦耳熱情的教導(dǎo).焦耳向他虛心的學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)、哲學(xué)和化學(xué)，這些知識(shí)為焦耳后來(lái)的研究奠定了理論基礎(chǔ).1840年，焦耳把環(huán)形線圈放