新人教版初中物理《焦耳定律》（課堂PPT）

1、焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第第4 4節(jié)節(jié)生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請(qǐng)舉例說明。生。請(qǐng)舉例說明。3用手一摸電視機(jī)后蓋用手一摸電視機(jī)后蓋電流的熱效應(yīng)：電流的熱效應(yīng)： 上周六，小明的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不上周六，小明的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不 要看電視。爸爸回來時(shí)看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，要看電視。爸爸回來時(shí)看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興。很高興。 可是可是 后就發(fā)現(xiàn)，小明剛看過后就發(fā)現(xiàn)，小明剛看過電視。電視。電流通過導(dǎo)體時(shí)電流通過導(dǎo)體時(shí)電能電能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成熱熱生活中，許多用電器接通電源后，都伴有

2、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。12電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱電爐絲和導(dǎo)線通過電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? ?電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)? ?想想議議想想議議電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)? ?演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置猜想猜想：與與 電阻、電流、時(shí)間電阻、電流、時(shí)間 有關(guān)有關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)間相同的情況下，電阻

3、在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)間相同的情況下，通過在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。多。觀察實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)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(shí)間做了年的時(shí)間做了 400 多次實(shí)驗(yàn)，多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)研究熱和

4、功的關(guān)系。通過大量的實(shí)驗(yàn)，于驗(yàn)，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(shí)間的關(guān)系。時(shí)間的關(guān)系。焦焦 耳耳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)體的電阻成正二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。比，跟通電時(shí)間成正比。2公式：公式：Q = I2Rt 3單位：焦耳（單位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律注意：注意：1、公式中的、公式中的Q、I、R、t各物理量針對(duì)各物理量針對(duì) 的是同一段導(dǎo)體而言的；的是同一段導(dǎo)體而言的； 2、Q是是I的二次方成正比；的二次方

5、成正比； 3、計(jì)算時(shí)各物理量的單位：、計(jì)算時(shí)各物理量的單位：I 安，安， R歐，歐，t秒，秒，Q焦。焦。114、焦耳定律理論推導(dǎo)：焦耳定律理論推導(dǎo)： 因?yàn)橐驗(yàn)?W=Q 且且 W=UIt U=IR所以所以 Q=W=UIt=(IR)It=I Rt5、焦耳定律公式擴(kuò)展：、焦耳定律公式擴(kuò)展： Q=W=Pt=UIt = (只適用于純電阻電路只適用于純電阻電路)2U2Rt12W=IUt 公式求得的是公式求得的是總消耗的電能；總消耗的電能； Q=I2Rt 公式求得的是在總電能中公式求得的是在總電能中部分轉(zhuǎn)發(fā)為熱能的能量部分轉(zhuǎn)發(fā)為熱能的能量W Q三、電能和電熱關(guān)系三、電能和電熱關(guān)系1當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能

6、全部轉(zhuǎn)化為當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電內(nèi)能，而沒有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量流產(chǎn)生的熱量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(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電當(dāng)電扇工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：機(jī)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

7、 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?jī)?nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答答: 在在 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 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(diǎn)電熱器的優(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。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。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；電腦如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)

8、散熱；電腦運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。2電熱的危害電熱的危害17典型例題解析典型例題解析【例【例1】用電爐燒水時(shí)，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐絲用電爐燒水時(shí)，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐絲連接著銅導(dǎo)線卻不怎連接著銅導(dǎo)線卻不怎 么熱，這是為什么么熱，這是為什么? 電爐的電阻絲和銅導(dǎo)線是串聯(lián)在同一電路中的電爐的電阻絲和銅導(dǎo)線是串聯(lián)在同一電路中的，所以通過的電流是相同的，時(shí)間也是相同的，根，所以通過的電流是相同的，時(shí)間也是相同的，根據(jù)焦耳定律據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，當(dāng)兩導(dǎo)體中電流和通電時(shí)可知，當(dāng)兩導(dǎo)體中電流和通電時(shí) 間均相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻成正比間均相同

9、時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻成正比.由于電爐的電阻絲的電阻比銅導(dǎo)線的電由于電爐的電阻絲的電阻比銅導(dǎo)線的電 阻大得多，阻大得多，所以電爐絲產(chǎn)生的熱量比銅導(dǎo)線要大得多所以電爐絲產(chǎn)生的熱量比銅導(dǎo)線要大得多. 【例【例2】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為，線圈的電阻為2 ，通過線圈的電流為，通過線圈的電流為10A.這臺(tái)電動(dòng)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，一秒鐘消耗的電能為機(jī)正常工作時(shí)，一秒鐘消耗的電能為_J，產(chǎn)生的熱，產(chǎn)生的熱量為量為_J.380020018例題例題3 一根一根60的電阻絲接在的電阻絲接在36V的電源上，的電源上，在在5min內(nèi)共

10、產(chǎn)生多少熱量？?jī)?nèi)共產(chǎn)生多少熱量？分析：先利用歐姆定律計(jì)算出通過電阻絲的電流，分析：先利用歐姆定律計(jì)算出通過電阻絲的電流，再用焦?fàn)柖晒接?jì)算電流產(chǎn)生的熱量再用焦?fàn)柖晒接?jì)算電流產(chǎn)生的熱量。 U R解： I36V 600.6AQ=I2Rt=(0.6A)260300S=6480J U R解： I36V 600.6A U R解： I36V 600.6A解： I36V 600.6A191.電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量跟_成正比，成正比，跟導(dǎo)體的跟導(dǎo)體的_成正比，跟成正比，跟_成正比，這個(gè)成正比，這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律，數(shù)字規(guī)律叫做焦耳定律，數(shù)字 表達(dá)式是表達(dá)式是_.2.電熱器是利

11、用電流的電熱器是利用電流的_效應(yīng)制成的，它的主要部件效應(yīng)制成的，它的主要部件是是_.電流流過電熱器所做的功全部用來產(chǎn)生電流流過電熱器所做的功全部用來產(chǎn)生_.3.有兩根金屬電阻絲，電阻分別為有兩根金屬電阻絲，電阻分別為5和和15，將它們，將它們串聯(lián)后接在一個(gè)電源兩端，它們的電串聯(lián)后接在一個(gè)電源兩端，它們的電 壓之比為壓之比為_，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為，在相同的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為_； 如果如果將它們并聯(lián)同一電源兩極間，通過它們的電流之比為將它們并聯(lián)同一電源兩極間，通過它們的電流之比為_，在相等的，在相等的 時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為_.電流的平方電流的平方電阻電阻通電

12、的時(shí)間通電的時(shí)間Q=I2Rt熱熱發(fā)熱體發(fā)熱體 熱量熱量1 31 33 13 1當(dāng)堂檢測(cè)204.在兩根橫截面積相同、長度不同的鎳鉻合在兩根橫截面積相同、長度不同的鎳鉻合金線兩端分別加上相同的電壓，那么下列金線兩端分別加上相同的電壓，那么下列說法說法 中正確的是中正確的是( )A.長的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)長的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多產(chǎn)生的熱量較多B.短的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)短的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多產(chǎn)生的熱量較多C.長的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)長的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少產(chǎn)生的熱量較少D.短的鎳鉻合金線電阻較小，相同時(shí)間內(nèi)短的鎳鉻合金線電阻較小，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少產(chǎn)生的熱量較少C2121課時(shí)訓(xùn)練課時(shí)訓(xùn)練7.如圖如圖9-3-5所示，所示，a、b相同