秋九級物理全冊電功率第節(jié)焦耳定律新版新人教版

1、 問題思考 多媒體展示家庭電路中使用大功率用電 器引起火災視頻： 學學 習習 新新 知知 電流的熱效應電流的熱效應 生活中生活中. .許多用電器接通電源后許多用電器接通電源后. .都伴有熱現象產生都伴有熱現象產生. . 電流通過導體時電能轉化為內能，這種現象電流通過導體時電能轉化為內能，這種現象 叫做電流的熱效應叫做電流的熱效應. 燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電 流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得 發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？ 燙手燙手

2、 不燙手 著火著火了！了！ whywhy？ 家庭電路中使用功率過大的用電家庭電路中使用功率過大的用電 器可能引起火災，這又是為什么？器可能引起火災，這又是為什么？ 燙燙 手手 不燙不燙 手手 家庭電路中使家庭電路中使 用功率過大的用功率過大的 用電器可能引用電器可能引 起火災。起火災。 燈泡接入電路中時，燈泡接入電路中時， 燈泡和電線中流過相燈泡和電線中流過相 同的電流，燈泡和電同的電流，燈泡和電 線都要發(fā)熱，可是實線都要發(fā)熱，可是實 際上燈泡熱得發(fā)光，際上燈泡熱得發(fā)光， 電線的發(fā)熱卻覺察不電線的發(fā)熱卻覺察不 出來。出來。 要解釋上述兩個現象，我們必須研究要解釋上述兩個現象，我們必須研究 電流

3、產生的熱量與哪些因素有關電流產生的熱量與哪些因素有關. 電流通過導體產生熱的多少電流通過導體產生熱的多少 跟什么因素有關？跟什么因素有關？ 猜想與假設猜想與假設 1.1.可能與可能與電阻電阻有關。電阻越大，電流熱效應越大有關。電阻越大，電流熱效應越大 電流的熱效應與那些因素有關？電流的熱效應與那些因素有關？ 2.2.可能與可能與電流電流有關。電流越大，電流熱效應越大有關。電流越大，電流熱效應越大 3.3.可能與可能與通通電時間電時間有關。通電時間越長，電流熱有關。通電時間越長，電流熱 效應越大效應越大 討論討論 1.1.當一個物理量被猜測與多個因素有關，應用當一個物理量被猜測與多個因素有關，應

4、用 什什 么方法去研究？么方法去研究？ 設計實驗設計實驗 控制變量法控制變量法 討論討論 2.2.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？ 轉換法轉換法 電熱電熱氣體（或液體）受熱膨脹氣體（或液體）受熱膨脹.觀察產生熱量的多少觀察產生熱量的多少 實驗過程與實驗現象：實驗過程與實驗現象： （1 1）在電流和時間相同的情況下，）在電流和時間相同的情況下， 研究熱量和電阻的關系；研究熱量和電阻的關系； （2 2）在電阻和時間相同的情況下，研）在電阻和時間相同的情況下，研 究熱量和電流的關系；究熱量和電流的關系； （3 3）在電流和電阻相同的情況下，研）在電

5、流和電阻相同的情況下，研 究熱量和時間的關系究熱量和時間的關系. . 實驗實驗1 1：研究電熱與電阻關系：研究電熱與電阻關系 R1 = 5 R2 = 10 A 在電流相同、通電時間相同的情況下，研究在電流相同、通電時間相同的情況下，研究 電熱與電阻的關系電熱與電阻的關系. 電阻絲電阻絲 10 2 R 在電流、通電時間相同時，阻值在電流、通電時間相同時，阻值 大大 的電阻產生的熱量多的電阻產生的熱量多. . 5 1 R 實驗實驗1 1：研究電熱與電阻關系：研究電熱與電阻關系 實驗實驗2 2：研究電熱與電流關系：研究電熱與電流關系 I = 2I1 I A R = 5 R = 5 R = 5 I1

6、在電阻相同、通電時間相同的情況下，研究在電阻相同、通電時間相同的情況下，研究 電熱與電流的關系電熱與電流的關系. 電阻絲電阻絲 10 2 R 在電阻、通電時間相同時，電流在電阻、通電時間相同時，電流 大大 的電阻產生的熱量多的電阻產生的熱量多. . 10 2 R 實驗實驗2 2：研究電熱與電流關系：研究電熱與電流關系 電阻絲電阻絲 R R 在電流、電阻相同時，通電時間在電流、電阻相同時，通電時間 長長 的產生的熱量多的產生的熱量多. . 實驗實驗3 3：研究電熱與通電時間關系：研究電熱與通電時間關系 1 1. .I I與與t t相同，相同，R R越大，越大，Q Q越多越多 2 2. .R R與

7、與t t相同，相同，I I越大，越大，Q Q越多越多 3 3. . R R與與I I相同，相同，t t越大，越大，Q Q越多越多 英國物理學家焦耳做了大量的實驗，英國物理學家焦耳做了大量的實驗， 于于18401840年最先精確地確定電流產生的熱年最先精確地確定電流產生的熱 量跟電流、電阻和通電時間的關系，即量跟電流、電阻和通電時間的關系，即 焦耳定律焦耳定律. . 實驗結論：實驗結論： 焦耳定律焦耳定律 Q =IRt Q =IRt 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時間時間 J A J A S S 公式：公式： 意義：意義： 單位：單位： 焦耳定律內容：焦耳定律內容：電流通過導體產生的電流通過導體

8、產生的 熱量跟熱量跟電流的二次方成正比電流的二次方成正比，跟導體，跟導體 的的電阻成正比電阻成正比，跟，跟通電時間成正比通電時間成正比. 焦耳焦耳 (18181889) 純電阻電路純電阻電路: 電能電能 內能內能 Q I2Rt W UIt = M 非純電阻電路非純電阻電路: 電能電能 內能內能+其它形式的能其它形式的能 WE其 其 + Q UIt I2Rt=Q 例例1 1：一根：一根6060 的電阻絲接在的電阻絲接在3636V V的電源上，在的電源上，在5 5分分 鐘內共產生多少熱量？鐘內共產生多少熱量？ 分析：先利用歐姆定律計算出通過電阻絲的電流，再利用焦分析：先利用歐姆定律計算出通過電阻絲

9、的電流，再利用焦 耳定律公式計算電流產生的熱量。耳定律公式計算電流產生的熱量。 解：解： A6 . 0 60 V36 R U I 6480J300606 . 0 2 2 RtIQ 例題例題 例例2 2 一電熱水器電阻絲的阻值為 50 ,正常工作時的電流為4 A,工 作10 min放出的熱量為多少焦? 解解: :工作工作10 min10 min放出的熱是放出的熱是: : Q=IQ=I2 2RtRt=(4 A)=(4 A)2 250 50 101060 60 s=4.8s=4.810105 5 J. J. 拓展延伸拓展延伸 從前面學習知道，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大從前面學習知道，額定電壓相

10、同的燈泡，額定功率越大. 電阻越小，單位時間內產生的熱量越多電阻越小，單位時間內產生的熱量越多.可是按照焦耳定律可是按照焦耳定律. 電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾，電阻越大，單位時間內產生的熱量越多。二者似乎有矛盾， 這是怎么回事？這是怎么回事？ 根據焦耳定律和歐姆定律，電流通過用電器的單位時根據焦耳定律和歐姆定律，電流通過用電器的單位時 間內產生的熱量為間內產生的熱量為 或或 .其中其中表表 示通過用電器的電流相等時，用電器電阻越大，單位時間示通過用電器的電流相等時，用電器電阻越大，單位時間 內產生的熱量越多；內產生的熱量越多； 表示用電器的兩端的電壓表示用電器的兩端的電

11、壓 相等時，用電器電阻越小，單位時間內產生的熱量越多。相等時，用電器電阻越小，單位時間內產生的熱量越多。 因此，兩者是不矛盾的。因此，兩者是不矛盾的。 前面兩個現象的解釋前面兩個現象的解釋 1第一個為什么第一個為什么 因為燈泡和電線流過相同的電流，燈泡發(fā)光時的電阻比電因為燈泡和電線流過相同的電流，燈泡發(fā)光時的電阻比電 線的電阻大得多，根據焦爾定律線的電阻大得多，根據焦爾定律 Q = I2Rt 可知，在相同的時間可知，在相同的時間 內電流通過燈泡產生的熱量比通過電線產生的熱量大得多。因內電流通過燈泡產生的熱量比通過電線產生的熱量大得多。因 此，燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻察覺不出來。此，燈泡熱得發(fā)

12、光，電線的發(fā)熱卻察覺不出來。 第二個為什么第二個為什么 大功率的用電器用電線連接在照明電路中時，由于照明電大功率的用電器用電線連接在照明電路中時，由于照明電 路的電壓是一定的，從路的電壓是一定的，從 P = UI 可知，在電線的電阻相同的情況可知，在電線的電阻相同的情況 下，跟用電器相連的電線中通過的電流比跟燈泡相連的電線中下，跟用電器相連的電線中通過的電流比跟燈泡相連的電線中 通過的電流大得多。根據通過的電流大得多。根據 Q = I2Rt 可知，在相同的時間內電流可知，在相同的時間內電流 通過跟用電器相連的電線產生的熱量比通過跟燈泡相連的電線通過跟用電器相連的電線產生的熱量比通過跟燈泡相連的

13、電線 產生的熱量大得多。因此跟用電器相連的電線顯著發(fā)熱，有可產生的熱量大得多。因此跟用電器相連的電線顯著發(fā)熱，有可 能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災。 2 討論討論 1.電熱的利用： 電熱水器、電 飯鍋、電熨斗、 電孵化器等等. 2.電熱的防 止：電視機 后蓋的散熱 窗、電腦主 機里面的小 電風扇等等. 電熱的利用和防止電熱的利用和防止 研究電熱跟哪些因素有關研究電熱跟哪些因素有關: : 1.1.猜想猜想: :電熱電熱Q Q跟電流跟電流I I、電阻、電阻R R和通電時間和通電時間t t有關有關. . 2.2.研究方法研究方法: :控制變量法控制變量法 (1)(1)

14、研究電熱研究電熱Q Q跟電阻跟電阻R R的關系的關系. . 條件條件: :電流電流I I、通電時間、通電時間t t相同相同. . 結論結論: :電阻電阻R R越大越大, ,電熱電熱Q Q越多越多. . (2)(2)研究電熱研究電熱Q Q跟電流跟電流I I的關系的關系. . 條件條件: :電阻電阻R R、通電時間、通電時間t t相同相同. . 結論結論: :電流越大電流越大, ,電熱越多電熱越多. . (3)(3)研究電熱研究電熱Q Q跟通電時間跟通電時間t t的關系的關系. . 條件條件: :電流電流I I、電阻、電阻R R相同相同. . 結論結論: :通電時間越長通電時間越長, ,電熱越多電

15、熱越多. . 焦耳定律焦耳定律 1.1.內容內容: : 2.2.公式公式: :Q=IQ=I2 2RtRt 3.3.單位單位: :I-I-安安, ,R-R-歐歐, ,t-t-秒秒, ,Q Q- -焦焦. . 1. 1.如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有 關的實驗關的實驗, ,下列分析正確的是下列分析正確的是( () ) A.A.甲、乙兩次實驗都應用了控制變量法甲、乙兩次實驗都應用了控制變量法 B.B.甲實驗通電一段時間后甲實驗通電一段時間后, ,左側容器內空氣吸收的熱量更多左側容器內空氣吸收的熱量更多 C.C.乙實驗是為了研究電流產生的熱量與

16、電阻的關系乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系 D.D.乙實驗通電一段時間后乙實驗通電一段時間后, ,右側右側U U形管中液面的高度差比左形管中液面的高度差比左 側的大側的大 檢測反饋檢測反饋 解析解析:甲、乙兩次實驗中用到的研究方法是控制 變量法和轉換法,A正確;甲實驗兩電阻絲串聯,通過 電阻絲的電流和通電時間相同,右側電阻阻值大,由 焦耳定律可知,右側電阻產生熱量多,右側容器內空 氣吸收的熱量多,B錯誤;乙實驗,右側電阻絲與另一 電阻絲并聯,左右空氣盒中電阻絲阻值和通電時間 相同,通過電阻的電流不同,所以研究電流產生的熱 量與電流的關系,C錯誤;乙實驗,右側電阻絲與另一 電阻絲并聯,

17、左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時 間相同,由焦耳定律可知,左側電阻產生熱量多,則左 側容器內空氣吸收的熱量多,氣體壓強大,即左側U 形管中液面的高度差比右側的大,D錯誤.故選A. 1. 1.如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有如圖是研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有 關的實驗關的實驗, ,下列分析正確的是下列分析正確的是( () ) A.A.甲、乙兩次實驗都應用了控制變量法甲、乙兩次實驗都應用了控制變量法 B.B.甲實驗通電一段時間后甲實驗通電一段時間后, ,左側容器內空氣吸收的熱量更多左側容器內空氣吸收的熱量更多 C.C.乙實驗是為了研究電流產生的熱量與電阻的關系乙實驗是為了研究

18、電流產生的熱量與電阻的關系 D.D.乙實驗通電一段時間后乙實驗通電一段時間后, ,右側右側U U形管中液面的高度差比左形管中液面的高度差比左 側的大側的大 A A 檢測反饋檢測反饋 2.2.如圖所示電路中如圖所示電路中, ,已知已知R R1 1RR2 2, ,閉合開關閉合開關S S后后 ( () ) A.A.電流通過電流通過R R1 1, ,R R2 2產生的熱量產生的熱量Q Q1 1QII2 2 C.C.R R1 1, ,R R2 2兩端的電壓兩端的電壓U U1 1UU2 2 D.D.R R1 1, ,R R2 2消耗的電功率消耗的電功率P P1 1PP2 2 A A 3.一根阻值為50 的

19、電阻絲, 兩端加上100 V的電壓時,通電1 min 所產生的熱量為 J,電阻絲 消耗的電功率為 W. 1.21.210104 4 200200 4. 4.家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由 四只標有四只標有“220 V220 V750 W750 W”的同規(guī)格發(fā)的同規(guī)格發(fā) 熱燈組成熱燈組成, ,當四只燈泡同時正常工作當四只燈泡同時正常工作100 100 s s時時, ,發(fā)熱燈產生的熱量是發(fā)熱燈產生的熱量是J,J,此此 過程能使浴室內過程能使浴室內10 kg10 kg空氣的溫度從空氣的溫度從10 10 上升到上升到25 ,25 ,空氣的比熱容為空氣的比熱容為 1.01.01

20、0103 3 J/(kg J/(kg),),則浴霸加熱浴室則浴霸加熱浴室 內空氣的能量轉化率是內空氣的能量轉化率是%.%. 解析解析:四只燈泡同時正常工作時的功率:P=P額 4=750 W4=3000 W;它們同時正常工作 100 s時,產生的熱量是:Q=W=Pt=3000 W100 s=3105 J.浴室內空氣吸收的熱量 :Q吸=cmt=1.0103 J/(kg)10 kg(25 -10 )=1.5105 J;浴霸加熱浴室內空氣的 能量轉化率: 4. 4.家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由 四只標有四只標有“220 V220 V750 W750 W”的同規(guī)格發(fā)的同規(guī)格發(fā)

21、 熱燈組成熱燈組成, ,當四只燈泡同時正常工作當四只燈泡同時正常工作100 100 s s時時, ,發(fā)熱燈產生的熱量是發(fā)熱燈產生的熱量是J,J,此此 過程能使浴室內過程能使浴室內10 kg10 kg空氣的溫度從空氣的溫度從10 10 上升到上升到25 ,25 ,空氣的比熱容為空氣的比熱容為 1.01.010103 3 J/(kg J/(kg),),則浴霸加熱浴室則浴霸加熱浴室 內空氣的能量轉化率是內空氣的能量轉化率是%.%. 3 310105 5 5050 著火著火了！了！ whywhy？ 家庭電路中使用功率過大的用電家庭電路中使用功率過大的用電 器可能引起火災，這又是為什么？器可能引起火災，這又是為什么？ 燙燙 手手 不燙不燙 手手 家庭電路中使家庭電路中使 用功率過大的用功率過大的 用電器可能引用電器可能引 起火災。起火災。 燈泡接入電路中時，燈泡接入電路中時， 燈泡和電線中流過相燈泡和電線中流過相 同的電流，燈泡和電同的電流，燈泡和電 線都要發(fā)熱，可是實線都要發(fā)熱，可是實 際上燈泡熱得發(fā)光，際上燈泡熱得發(fā)光， 電線的發(fā)熱卻覺察不電線的發(fā)熱卻覺察不 出來。出來。 要解釋上述兩個現象，我們必須研究要解釋上述兩個現象，我們必須研究 電流產生的熱量與哪些因素有關電流產生的熱量與哪些因素有關. 電阻絲電阻絲 R R 在電流、電阻相同時，通電時間在電流、電阻相同時，通電時間 長長 的產