人教版公开课焦耳定律.pptx

第四节第四节 焦耳定律焦耳定律饮水机饮水机电暖气电暖气电热油汀电热油汀电炉电炉电热毯电热毯电烙铁电烙铁感受生活感受生活电流的热效应电流的热效应电流流过导体电流流过导体时，时，将电能转化将电能转化为内能为内能，这种现象叫做，这种现象叫做电流的电流的热效应热效应。通电后有什么现象通电后有什么现象电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热热得发红，而导线却几乎不发热?说明电流产生的热量和电阻大小有关说明电流产生的热量和电阻大小有关想想议议想想议议着火着火了！了！why why？电流产生的热量和电流大小有关电流产生的热量和电流大小有关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电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?演示实验演示实验实验装置实验装置实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1=5R2=10A在在电流相同、通电时间相同电流相同、通电时间相同的情况下，的情况下，电阻越大电阻越大，这个电阻，这个电阻产生的产生的热量越多热量越多。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5R=5R=5I1在在电阻相同、通电时间相同电阻相同、通电时间相同的情的情况下，通过一个电阻的况下，通过一个电阻的电流越大电流越大，这，这个电阻个电阻产生的热量越多产生的热量越多。通通过过导导体体电电流流和和导导体体电电阻阻相相同同时时，通通电电时时间间越越长长，电电流流产产生生的的热热量量越多。越多。以上两个实验中电流通过电阻丝是产生热量以上两个实验中电流通过电阻丝是产生热量的多少是怎样体现出来的？应用了哪些研究的多少是怎样体现出来的？应用了哪些研究方法？方法？温度计示数的变化温度计示数的变化转化法转化法控制变量法控制变量法焦耳焦耳（James Prescott James Prescott JouleJoule，1818188918181889），），英国英国物理学家。用近物理学家。用近40年的时间年的时间做了做了400多次实验，研究热多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实和功的关系。通过大量的实验，于验，于1840年最先精确地确年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。电阻和通电时间的关系。焦焦耳耳1内容：电流通过导体产生的热量跟内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成电流的二次方成正比正比，跟导体的，跟导体的电阻成电阻成正比正比，跟通电时间成，跟通电时间成正比正比。2 2公式：公式：Q Q=I I2 2RtRt (普遍适用普遍适用)3单位：焦耳（单位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律I I-A-A，R-R-，t-S t-S，Q-J.Q-J.额定电压相同的灯泡，额定功率越大，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事矛盾，这是怎么回事?想想议议想想议议答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作时正常工作时单位时间内产生的热量越多，单位时间内产生的热量越多，前提条件前提条件是电压相同是电压相同；而后者说，电阻越大，单；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，位时间内产生的热量越多，前提条件是前提条件是电流相同电流相同，两者并不矛盾。所以我们在，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。应用公式时应该特别注意条件。1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点:清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止饮水机饮水机电暖气电暖气电热油汀电热油汀电炉电炉电热毯电热毯电烙铁电烙铁2 2、电热的防止电热的防止：电视机后盖的散：电视机后盖的散热窗、电脑主机里面的小电风扇热窗、电脑主机里面的小电风扇等等。等等。散热风扇散热风扇CPUCPU散热片散热片电热的防止电热的防止例：下列情况中属于防止电热危害例：下列情况中属于防止电热危害的是的是()()A A电视机背后有散热窗电视机背后有散热窗B B家用电器长时间停用，隔一段时家用电器长时间停用，隔一段时间应通电一次间应通电一次C C大型爆破工程，用电热装置引发大型爆破工程，用电热装置引发炸药炸药A A例例1 1：流过一根：流过一根1010欧姆的电阻丝的欧姆的电阻丝的电流为电流为2 2安培，问这根电阻丝在安培，问这根电阻丝在3030秒内产生热量多少？秒内产生热量多少？解：解：Q=I2Rt=(2A)21030s=1200J导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？发红，而导线却几乎不发热呢？答：电炉通过导线接到电路中，导线中答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的的电流跟电炉丝中的电流相等电流相等，但，但电电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多大得多，根据焦耳定律，根据焦耳定律Q=Q=I I2 2RtRt知，电知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。线却不热。想想议议想想议议方法点拨方法点拨电热与电阻成反比与成正比都是有可能的，电热与电阻成反比与成正比都是有可能的，关键看是电压、时间一定，还是电流、时间关键看是电压、时间一定，还是电流、时间一定。一定。若消耗的电能全部用来产生热量若消耗的电能全部用来产生热量即即Q=WQ=W注意：对于注意：对于电风扇和电动机电风扇和电动机来说以上三来说以上三个公式都不能用，只能用个公式都不能用，只能用Q=Q=I I2 2RtRt来计来计算它产生的热量算它产生的热量纯电阻电路：纯电阻电路：Q=W=Pt=UIt=UQ=W=Pt=UIt=U2 2t/R=t/R=I I2 2RtRt非纯电阻电路：非纯电阻电路：Q Q W W总总 (W(W总总UIt=WUIt=W外外Q)Q)注意：注意：4.4.一电炉的电阻是一电炉的电阻是100 100 ，通电时间，通电时间1010秒钟产生的热量为秒钟产生的热量为4104105 5J,J,通过这个电通过这个电炉的电流是炉的电流是 A A5.5.电流通过电风扇做功时，电流通过电风扇做功时，能转化为能转化为 _能和能和 能，如果电流做功能，如果电流做功3.6103.6106 6J,J,电风扇获得的机械能一定电风扇获得的机械能一定 _3.6103.6106 6J J 2020电电内内机械机械小于小于纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路2.2.某电热器电阻丝的电阻为某电热器电阻丝的电阻为5555欧欧,接入接入220V220V的电路中的电路中,在在2020分钟内产分钟内产生多少热量生多少热量?纯电阻电路纯电阻电路解：解：Q=W=U U2 2t/R/R=(220V)22060s/55=1.05610106 6J8.8.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380380伏，线圈的电阻为伏，线圈的电阻为2 2欧欧,线圈中的电流为线圈中的电流为1010安安,若这台电动机正常工作若这台电动机正常工作1 1秒钟，求：秒钟，求：(1)(1)消耗的电能消耗的电能W W。(2)(2)产生的热量产生的热量Q Q。(3)(3)如没有其他能量的损失，则得到多少的如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？机械能？非纯电阻电路非纯电阻电路解：解：1 1）W WU UI It t380V10A1S380V10A1S3800J3800J已知：电动机已知：电动机 U=380V I=10AU=380V I=10A R=2 t=1s R=2 t=1s求：求：（1 1）W W （2 2）Q (3)WQ (3)W机机2 2）Q QI I2 2RtRt(10A)(10A)2 221S21S200J200J3 3）W W机机W-QW-Q 3800J-200J3800J-200J3600J3600J1.1.下列用电器正常工作时，在相同的下列用电器正常工作时，在相同的时间内产生热量最多的是（时间内产生热量最多的是（）A A“220v220v，60w60w”的电风扇的电风扇 B B“220v220v，60w60w”日光灯日光灯 C C“220v220v，60w60w”的电热器的电热器 D D一样多一样多C C哪个用电器消耗的电能多？哪个用电器消耗的电能多？2.2.如图如图a a、b b两相同容器中分别装有相等质量的煤油，两相同容器中分别装有相等质量的煤油，煤油中的电阻丝阻值分别为煤油中的电阻丝阻值分别为R R1 1和和R R2 2，且，且R R1 1R R2 2，则，则闭合开关闭合开关S S后，后，a a、b b容器中煤油温上升较快的是（容器中煤油温上升较快的是（）A.aA.a容器中的煤油容器中的煤油 B.bB.b容器中的煤油容器中的煤油 C.aC.a、b b容器中的煤油温上升快慢一样容器中的煤油温上升快慢一样 D.D.无法判断无法判断A A3.3.如图所示，电源电压如图所示，电源电压220220伏，伏，R R是电烙铁，是电烙铁，标有标有“220V220V，40W40W”字样；字样；L L是电灯泡，标有是电灯泡，标有“PZ220PZ2204040”字样字样.当开关当开关S S闭合时，电烙铁闭合时，电烙铁每分钟产生的热量是每分钟产生的热量是_焦，当开关焦，当开关S S断开断开时，电烙铁的实际功率是时，电烙铁的实际功率是_瓦；开关瓦；开关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 1千瓦电千瓦电能能.24002400101050504 4、小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流产、小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流产生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝(R(R1 1R R2 2)密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连(设他们所用的各种同类器材性能相同设他们所用的各种同类器材性能相同)。问：。问：小红的方案小红的方案小明的方案小明的方案(1)(1)在这个实验中电流产生热量的多少是通过在这个实验中电流产生热量的多少是通过_体现出体现出来的。来的。(2)(2)他们同时开始进行实验，在他们同时开始进行实验，在a a、b b、c c、d d四个气球中，鼓起来四个气球中，鼓起来最快的是最快的是_。(3)(3)小红和小明的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的实小红和小明的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的实验方案进行简要评估。验方案进行简要评估。(说明谁的方案是错误的，以及错误的原说明谁的方案是错误的，以及错误的原因。因。)小气球的小气球的膨胀程度膨胀程度C C小明的，没有控制电流一定！小明的，没有控制电流一定！