15.4-探究焦耳定律.ppt

第十五章第十五章 电能与电功率电能与电功率15.4 15.4 探究焦耳定律探究焦耳定律1课堂讲解课堂讲解2课时流程课时流程电流的热效电流的热效应应焦耳定律焦耳定律(公式法：公式法：QI2Rt)电热电热的利用和防止的利用和防止课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂检测检测点亮的灯泡过一点亮的灯泡过一会儿会烫手，说会儿会烫手，说明什么？明什么？导线和电熨斗串联，为什导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？很热？说明什么？知知1 1导导1知识点电流的热效应电流的热效应电烤箱电烤箱这些常见家用电器的共同特点这些常见家用电器的共同特点？电取暖器电取暖器电热水器电热水器知知1 1讲讲电电流通流通过导过导体体时时，电电能能要要转转化化为为热热能能，这这个个现现象象叫叫电电流的流的热热效效应应。定义定义1.利用利用电电流的流的热热效效应应工作的工作的电电器叫作器叫作电热电热器。器。2.电热电热器的主要器的主要组组成部分是成部分是发热发热体，体，发热发热体是由体是由 电电阻率大、熔点高的阻率大、熔点高的电电阻阻丝绕丝绕在在绝缘绝缘材料上制材料上制 成的。成的。知知1 1讲讲电电流的流的热热效效应应与哪些因素有关？与哪些因素有关？猜想：猜想：设计实验设计实验讨论讨论1：当一个物理量被猜：当一个物理量被猜测测与多个因素有关，与多个因素有关，应应 该该用用 什么方法去研究？什么方法去研究？（控制（控制变变量法）量法）讨论讨论2：实验实验中通中通过观过观察什么察什么现现象来比象来比较较电电流流产产生生 的的热热量的多少量的多少？这这种研究方法叫什么法？种研究方法叫什么法？（转换转换法）法）知知1 1讲讲当当电电流通流通过电过电阻阻丝时丝时，电电流流产产生的生的热热量就使瓶中的空量就使瓶中的空气温度升高、体气温度升高、体积积膨膨胀胀，导导管里面原来一管里面原来一样样高的液柱高的液柱就会逐就会逐渐渐上升。上升。电电流流产产生的生的热热量越多，液面就会上升量越多，液面就会上升得越高。得越高。实验实验中，通中，通过观过观察察_来比来比较电较电流流产产生的生的热热量的多少。量的多少。实实验验装装置置管中液面上升的高度管中液面上升的高度实验实验1：研究：研究电热电热与与电电阻关系阻关系R1=5 R2=10 A控制不控制不变变的量是：的量是：电电流流 通通电时间电时间现现象：象：电电阻阻较较大的大的这边这边的液柱上升的液柱上升较较高。高。结论结论：在在电电流相同、通流相同、通电时间电时间相同的情况下，相同的情况下，电电阻阻 越大，越大，这这个个电电阻阻产产生的生的热热量越多。量越多。知知1 1讲讲知知1 1讲讲实验实验2：研究：研究电热电热与与电电流关系流关系I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1控制不控制不变变的量是：的量是：电电阻阻 通通电时间电时间现现象：象：电电流流较较大的大的这边这边的液柱上升的液柱上升较较高。高。结论结论：在在电电阻相同、通阻相同、通电时间电时间相同的情况下，通相同的情况下，通过过一一个个电电阻的阻的电电流越大，流越大，这这个个电电阻阻产产生的生的热热量越多。量越多。知知1 1讲讲点点击击画画面面播播放放视视频频（来自（来自点拨点拨）【例例1】在如在如图图所示的家用所示的家用电电器中，没有用到器中，没有用到电电流的流的热热效效应应的是的是()B知知1 1讲讲知知1 1讲讲【解析解析】电电熨斗、熨斗、电电暖器和暖器和电热电热杯都是杯都是为为了把了把电电能能转转化化为为 内内能，利用了能，利用了电电流的流的热热效效应应，电电扇是扇是为为了把了把电电能能转转化化为为机械能，没有利用机械能，没有利用电电流流 的的热热效效应应。总 结知知1 1讲讲 电流通过导体会产生电流通过导体会产生热量热量，但是对于，但是对于不同的电不同的电路路，消耗相同的电能转化成的内能是，消耗相同的电能转化成的内能是不同不同的，如电的，如电炉等电热器，可以认为电能炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能全部转化为内能，但是，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转少部分电能转化为内能化为内能。知知1 1练练（来自（来自典中点典中点）(中考中考金金华华)夏天来夏天来临临，为为了避免蚊虫的侵了避免蚊虫的侵扰扰，许许多多家庭都会使用家庭都会使用电热灭电热灭蚊器，如蚊器，如图图所示的是某品牌所示的是某品牌电电热灭热灭蚊器的蚊器的简简化化电电路，路，电热灭电热灭蚊器是根据蚊器是根据_原理制成的。原理制成的。1知知1 1练练（来自（来自典中点典中点）(中考中考淮安淮安)下列四种用下列四种用电电器，其中主要是利用器，其中主要是利用电电流流热热效效应应来工作的是来工作的是()22知识点焦耳定律知知2 2讲讲焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的年的时间时间做了做了 400 多次多次实验实验，研究研究热热和功的关系。通和功的关系。通过过大量的大量的实实验验，于，于 1840 年最先精确地确定了年最先精确地确定了电电流流产产生的生的热热量与量与电电流、流、电电阻和通阻和通电电时间时间的关系。的关系。知知2 2讲讲焦耳定律焦耳定律 电电流通过导体产生的热量跟流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正电流的二次方成正 比比，跟导体的，跟导体的电阻成正比电阻成正比，跟，跟通电时间成正比通电时间成正比。Q =I R t 热热量量 电电流流 电电阻阻 时间时间J A S公式：公式：意意义义：单单位：位：定义定义知知2 2讲讲（来自（来自点拨点拨）兰兰州州关于关于电电流通流通过导过导体体时产时产生的生的热热量，以下量，以下说说法正确的是法正确的是()A根据根据QI2Rt可知，可知，电电阻越大，相同阻越大，相同时间时间内内产产生的生的热热量越多量越多B根据根据Q t可知，可知，电电阻越大，相同阻越大，相同时间时间内内 产产生的生的热热量越少量越少C根据根据QUIt可知，相同可知，相同时间时间内，内，电电流流产产生的生的热热量与量与电电阻无关阻无关D根据根据QI2Rt可知，在可知，在电电流一定流一定时时，电电阻越大，阻越大，相同相同时间时间内内产产生的生的热热量越多量越多【例例2】D知知2 2讲讲【解析解析】选项选项A没有没有说说明控制明控制电电流一定，缺少条件，流一定，缺少条件，结论结论不正确不正确；选选项项B没有没有说说明控制明控制电压电压一定，缺少条件，一定，缺少条件，结论结论不正确不正确；选选项项C中公式是焦耳定律的中公式是焦耳定律的导导出式，只能出式，只能说说明明电热电热在在数数 值值上等于上等于电电流、流、电压电压、通、通电时间电时间的乘的乘积积，与，与电电阻是阻是否否 有有关要看定关要看定义义式，故式，故结论结论不正确不正确；选选项项D电电流、通流、通电时间电时间一定一定时时，电热电热与与电电阻成正比，阻成正比，故故 结结论论正确。正确。知知2 2讲讲知识拓展：知识拓展：当当电电流通流通过导过导体体时时，如果如果电电能全部能全部转转化化为为内能，内能，而而没有同没有同时转时转化成其他形式的能量，那么化成其他形式的能量，那么电电流流产产生的生的热热量量Q 就等于消耗的就等于消耗的电电能能W，即，即Q=W =UIt=I2Rt (如：如：电电暖器，暖器，电饭锅电饭锅，电电炉子炉子等等)此此时时：Q=W=Pt=UIt=当当电电扇工作扇工作时时，消耗的，消耗的电电能主要能主要转转化化为电为电机的机械机的机械能：能：电电能能 内能内能+机械能机械能 WQ热热总 结知知2 2讲讲对对于于纯电纯电阻阻电电路路(电电能完全能完全转转化化为为内能内能)，QWPt；对对于于非非纯电纯电阻阻电电路路(电电能只有部分能只有部分转转化化为为内能，如内能，如 电动电动机机)，QW。(中考中考扬扬州州)电电炉中的炉中的电电阻阻丝丝通通电电一段一段时间时间后后变变得很得很烫烫，而而连连接的接的导线导线却不怎么却不怎么热热，主要是，主要是()A通通过导线过导线的的电电流小于通流小于通过电过电阻阻丝丝的的电电流流B导线导线的的绝热绝热皮隔皮隔热热C导线导线散散热热比比电电阻阻丝丝快快D导线导线的的电电阻阻远远小于小于电电阻阻丝丝的的电电阻阻知知2 2练练1（来自（来自典中点典中点）知知2 2练练（来自（来自典中点典中点）(中考中考青青岛岛)通通过过一根一根电电阻阻丝丝的的电电流流为为2 A，通，通电电1 min产产生了生了2.64104 J的的热热量，它的量，它的电电阻是阻是()A66 B6 600 C110 D220 23知识点电热的利用和防止知知3 3讲讲小小小小辩论辩论会：会：辩题辩题：电热电热是有利的是有利的还还是有害的？是有害的？(正方正方观观点：有利的。反方点：有利的。反方观观点：有害的。点：有害的。)要求：要求：请请正反双方正反双方举举例支持自己的例支持自己的观观点。点。限限时时一分一分钟钟。知知3 3讲讲1.电热的利用电热的利用电饭锅电饭锅电烙铁电烙铁热得快热得快电热毯电热毯电熨斗电熨斗电热孵化器电热孵化器电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。还可以方便地控制和调节温度。知知3 3讲讲2防止防止电热电热的危害的危害 很多情况下我很多情况下我们们并不希望用并不希望用电电器的温度器的温度过过高。高。如：如：电视电视机的后盖有很多孔，机的后盖有很多孔，为为了通了通风风散散热热；电脑电脑运行运行时时要用微型要用微型风风扇及扇及时时散散热热等等。等等。缺点：浪缺点：浪费电费电能，能，电线电线老化，影响用老化，影响用电电器使用寿命。器使用寿命。知知3 3讲讲（来自（来自点拨点拨）牡丹江牡丹江电热电热毯是冬季北方常用的取暖毯是冬季北方常用的取暖设备设备，它，它是利用是利用_来工作的。而来工作的。而计计算机内算机内都装有小都装有小风风扇，它工作扇，它工作时时把把热热空气空气驱驱走，走，这这是是为为了了_。【例例3】(或防止或防止电热带电热带来的危害；或来的危害；或给计给计算机降温算机降温)电电流的流的热热效效应应散散热热总 结知知3 3讲讲 增大散增大散热热面面积积、设设置散置散热热窗、加装窗、加装风风扇都可加扇都可加快散快散热热，防止，防止电热电热造成危害。造成危害。有些家用有些家用电电器在使用器在使用过过程中，温度程中，温度过过高会高会损损坏坏电电器。器。下列家用下列家用电电器中要防止器中要防止电热产电热产生危害的是生危害的是()A电饭煲电饭煲 B电热电热水器水器 C电电熨斗熨斗 D电视电视机机知知3 3练练1（来自（来自典中点典中点）(中考中考曲靖曲靖)下列下列现现象或装置，利用了象或装置，利用了电电流流热热效效应应的的是是()电视电视机后罩有机后罩有许许多小孔；多小孔；电动电动机外壳上装散机外壳上装散热热片；片；长长期不用的期不用的电视电视机隔段机隔段时间时间通一次通一次电电；白白炽炽灯；灯；电脑电脑机箱里装有小机箱里装有小风风扇；扇；电电暖手宝暖手宝A B C D2（来自（来自典中点典中点）知知3 3练练焦耳定律焦耳定律电流的热效应电流的热效应实验探究实验探究电热的利用电热的利用和防止和防止公式：公式：Q=I2Rt电电功与功与电热电热的的关系关系（来自（来自典中点典中点）1.实实验验探究：探究：(1)方法：方法：控制控制变变量法量法、转换转换法法等等。(2)技巧：在探究技巧：在探究电电流流产产生生热热量的多少是否与量的多少是否与导导体的体的电电阻阻 有有关关时时，要保，要保证电证电流相等，探究中采取串流相等，探究中采取串联联的方法的方法来来 保保证电证电流相等。流相等。2.焦焦耳定律：耳定律：(1)公式：公式：Q I2Rt。(2)公式适用范公式适用范围围：适用于：适用于电电流通流通过过所有所有导导体所体所产产生生热热量量 的的计计算。算。对对于于电动电动机，消耗的机，消耗的电电能只有很小的一部能只有很小的一部分分 转转化化为热为热量，量，这时电这时电流通流通过电动过电动机机线线圈圈发热发热仍然可仍然可以以 用用该该公式公式计计算。只是算。只是这时这时的的发热为电发热为电能的能的损损耗。耗。（来自教材）（来自教材）1某一家用某一家用电饭煲电饭煲的的铭铭牌上牌上标标有有“220V 500W”字字样样，计计算一下它的算一下它的电电 阻阻丝丝的的电电阻是多少？阻是多少？假假如每次煮如每次煮饭饭要用要用20 min,消耗了多少消耗了多少电电能？能？2(中考中考河南河南)用同种材料制成两段用同种材料制成两段长长度相等、横截面度相等、横截面积积不同的不同的圆圆柱形柱形导导体，甲比乙的横截面体，甲比乙的横截面积积大，如大，如图图所示，将它所示，将它们们串串联联在在电电路中，通路中，通电电一段一段时间时间后，比后，比较较甲、乙两甲、乙两导导体升高的温度，下列判断正确的是体升高的温度，下列判断正确的是()A甲甲导导体的温度升高得多体的温度升高得多B乙乙导导体的温度升高得多体的温度升高得多C甲、乙两甲、乙两导导体升高的温度相同体升高的温度相同D条件不足，无法判断条件不足，无法判断（来自（来自典中点典中点）3(中考中考成都成都)如如图图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的所示，是晨晨同学探究焦耳定律的部分部分实验实验装置。已知装置。已知R甲甲5，R乙乙10，在探究，在探究电电流通流通过导过导体体产产生的生的热热量与量与电电阻大小的关系阻大小的关系时时，应应将两将两电电阻阻丝丝串串联联在在电电路中。若路中。若电电路中的路中的电电流流为为0.3 A，则则甲甲电电阻阻丝丝在在1 min内内产产生生的的热热量量为为_ J。（来自（来自典中点典中点）（来自（来自典中点典中点）4 (中考中考龙东龙东)电热电热毯毯(俗称俗称“电电褥子褥子”)是根据是根据电电流的流的_效效应应制成的。小亮家的制成的。小亮家的电热电热毯通毯通电电后指示后指示灯不亮，小亮灯不亮，小亮检检修修时发现时发现是是电热丝电热丝断了，他把断了，他把电热电热丝丝的两个断的两个断头连头连接起来，他接起来，他发现连发现连接接处处比比别处别处更更热热，这这是因是因为电热丝连为电热丝连接接处处横截面横截面积积_，电电阻阻_，由焦耳定律可知，在，由焦耳定律可知，在电电流、通流、通电时间电时间相相同同时时，连连接接处产处产生的生的热热量量_。（来自（来自典中点典中点）5(中考中考镇镇江江)如如图图所示所示电电路，路，电电源源电压电压不不变变，R140，R260，通，通过过R1的的电电流流I10.3 A，求：，求：(1)电电源源电压电压；(2)R2消耗的消耗的电电功率；功率；(3)通通电电1min，电电阻阻R1上上产产生的生的热热量。量。请请完成完成典中点典中点剩余部分剩余部分习题习题。