第4節(jié)-焦耳定律

第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律1課堂講解2課時流程課后作業(yè)逐點導(dǎo)講練課堂小結(jié)當(dāng)堂檢測電流的熱效應(yīng)焦耳定律(公式法：Q＝I2Rt)電熱的利用和防止點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什么？導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不很熱？說明什么？知1－導(dǎo)1知識點電流的熱效應(yīng)電烤箱這些常見家用電器的共同特點？電取暖器電熱水器知1－講電流通過導(dǎo)體時，電能要轉(zhuǎn)化為熱能，這個現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。定義1.利用電流的熱效應(yīng)工作的電器叫作電熱器。2.電熱器的主要組成部分是發(fā)熱體，發(fā)熱體是由

電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制

成的。知1－講電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)？猜想：[設(shè)計實驗]討論1：當(dāng)一個物理量被猜測與多個因素有關(guān)，應(yīng)

該用什么方法去研究？

（控制變量法）

討論2：實驗中通過觀察什么現(xiàn)象來比較電流產(chǎn)生

的熱量的多少？這種研究方法叫什么法？（轉(zhuǎn)換法）知1－講當(dāng)電流通過電阻絲時，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹，導(dǎo)管里面原來一樣高的液柱就會逐漸上升。電流產(chǎn)生的熱量越多，液面就會上升得越高。實驗中，通過觀察__________________來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。

實驗裝置管中液面上升的高度實驗1：研究電熱與電阻關(guān)系R1=5ΩR2=10ΩA控制不變的量是：電流

通電時間現(xiàn)象：電阻較大的這邊的液柱上升較高。結(jié)論：在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻

越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。知1－講知1－講實驗2：研究電熱與電流關(guān)系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1控制不變的量是：電阻

通電時間現(xiàn)象：電流較大的這邊的液柱上升較高。結(jié)論：在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過一個電阻的電流越大，這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。知1－講點擊畫面播放視頻（來自《點撥》）【例1】在如圖所示的家用電器中，沒有用到電流的熱效應(yīng)的是(

)B知1－講知1－講【解析】電熨斗、電暖器和電熱杯都是為了把電能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能，利用了電流的熱效應(yīng)，電扇是為了把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，沒有利用電流

的熱效應(yīng)。（來自《點撥》）總

結(jié)知1－講電流通過導(dǎo)體會產(chǎn)生熱量，但是對于不同的電路，消耗相同的電能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能是不同的，如電爐等電熱器，可以認(rèn)為電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但是對于電冰箱、電風(fēng)扇等用電器，只有少部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。知1－練（來自《典中點》）【中考·淮安】下列四種用電器，其中主要是利用電流熱效應(yīng)來工作的是(

)1D知1－練（來自《典中點》）【中考·金華】夏天來臨，為了避免蚊蟲的侵?jǐn)_，許多家庭都會使用電熱滅蚊器，如圖所示的是某品牌電熱滅蚊器的簡化電路，電熱滅蚊器是根據(jù)________________原理制成的。2電流的熱效應(yīng)2知識點焦耳定律知2－講焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英國物理學(xué)家。用近40年的時間做了400多次實驗，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實驗，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。知2－講焦耳定律電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。Q=I2Rt熱量電流電阻時間JAΩS公式：

意義：

單位：定義知2－講（來自《點撥》）[蘭州]關(guān)于電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量，以下說法正確的是(

)A．根據(jù)Q＝I2Rt可知，電阻越大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多B．根據(jù)Q＝

t可知，電阻越大，相同時間內(nèi)

產(chǎn)生的熱量越少C．根據(jù)Q＝UIt可知，相同時間內(nèi)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻無關(guān)D．根據(jù)Q＝I2Rt可知，在電流一定時，電阻越大，相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多【例2】D知2－講【解析】選項A沒有說明控制電流一定，缺少條件，結(jié)論不正確；選項B沒有說明控制電壓一定，缺少條件，結(jié)論不正確；選項C中公式是焦耳定律的導(dǎo)出式，只能說明電熱在數(shù)

值上等于電流、電壓、通電時間的乘積，與電阻是否

有關(guān)要看定義式，故結(jié)論不正確；選項D電流、通電時間一定時，電熱與電阻成正比，故

結(jié)論正確。（來自《點撥》）知2－講知識拓展：當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W，即Q=W=UIt=I2Rt

(如：電暖器，電飯鍋，電爐子等)此時：Q=W=Pt=UIt=當(dāng)電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能：電能內(nèi)能+機(jī)械能

W＞Q熱總

結(jié)知2－講對于純電阻電路(電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)，Q＝W＝Pt；對于非純電阻電路(電能只有部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如

電動機(jī))，Q＜W。【中考·揚(yáng)州】電爐中的電阻絲通電一段時間后變得很燙，而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱，主要是(

)A．通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流B．導(dǎo)線的絕熱皮隔熱C．導(dǎo)線散熱比電阻絲快D．導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻知2－練1（來自《典中點》）D知2－練（來自《典中點》）【中考·河南】用同種材料制成兩段長度相等、橫截面積不同的圓柱形導(dǎo)體，甲比乙的橫截面積大，如圖所示，將它們串聯(lián)在電路中，通電一段時間后，比較甲、乙兩導(dǎo)體升高的溫度，下列判斷正確的是(

)A．甲導(dǎo)體的溫度升高得多B．乙導(dǎo)體的溫度升高得多C．甲、乙兩導(dǎo)體升高的溫度相同D．條件不足，無法判斷2B3知識點電熱的利用和防止知3－講小小辯論會：辯題：電熱是有利的還是有害的？

(正方觀點：有利的。反方觀點：有害的。)要求：請正反雙方舉例支持自己的觀點。限時一分鐘。知3－講1.電熱的利用電飯鍋電烙鐵熱得快電熱毯電熨斗電熱孵化器電熱器的優(yōu)點：清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，

還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。知3－講2．防止電熱的危害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；電腦運(yùn)行時要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。缺點：浪費(fèi)電能，電線老化，影響用電器使用壽命。知3－講（來自《點撥》）[牡丹江]電熱毯是冬季北方常用的取暖設(shè)備，它是利用________________來工作的。而計算機(jī)內(nèi)都裝有小風(fēng)扇，它工作時把熱空氣驅(qū)走，這是為了________________________________。【例3】(或防止電熱帶來的危害；或給計算機(jī)降溫)電流的熱效應(yīng)散熱總

結(jié)知3－講

增大散熱面積、設(shè)置散熱窗、加裝風(fēng)扇都可加快散熱，防止電熱造成危害。有些家用電器在使用過程中，溫度過高會損壞電器。下列家用電器中要防止電熱產(chǎn)生危害的是(

)A．電飯煲B．電熱水器C．電熨斗D．電視機(jī)知3－練1（來自《典中點》）D【中考·曲靖】下列現(xiàn)象或裝置，利用了電流熱效應(yīng)的是(

)①電視機(jī)后罩有許多小孔；②電動機(jī)外殼上裝散熱片；③長期不用的電視機(jī)隔段時間通一次電；④白熾燈；⑤電腦機(jī)箱里裝有小風(fēng)扇；⑥電暖手寶A．①②⑥B．①②⑤C．③④⑥D(zhuǎn)．②③⑥2（來自《典中點》）知3－練C焦耳定律電熱利用與防止影響因素1知識小結(jié)（來自《典中點》）1.實驗探究：(1)方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法等。(2)技巧：在探究電流產(chǎn)生熱量的多少是否與導(dǎo)體的電阻

有關(guān)時，要保證電流相等，探究中采取串聯(lián)的方法來

保證電流相等。2.焦耳定律：(1)公式：Q＝I2Rt。(2)公式適用范圍：適用于電流通過所有導(dǎo)體所產(chǎn)生熱量

的計算。對于電動機(jī)，消耗的電能只有很小的一部分

轉(zhuǎn)化為熱量，這時電流通過電動機(jī)線圈發(fā)熱仍然可以

用該公式計算。只是這時的發(fā)熱為電能的損耗。（來自《典中點》）【中考·自貢】計算電流通過電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量，下面公式選用正確的是(

)A．UItB.C．I2RtD．前面三個都可能2易錯小結(jié)易錯點：不能區(qū)分電能與電熱C某導(dǎo)體的電阻是2Ω通過2A的電流時，1min產(chǎn)生多少焦耳的熱量？1（來自教材）解：由Q＝I2Rt得Q＝(2A)2×2Ω×60s＝480J。解：由

得W＝Pt＝450W×60s＝27000J，又因為Q＝W，則每分鐘產(chǎn)生的熱量為27000J。一只額定功率是450W的電飯鍋，在額定電壓下使用，每分鐘產(chǎn)生多少熱量？2（來自教材）一只電烙鐵的額定電壓是220V，在額定電壓下工作時的電阻是1210Ω它的額定功率有多大？在額定電壓下通電10min產(chǎn)生多少熱量？3解：即電烙鐵的額定功率為40W。它在額定電壓下通電10min產(chǎn)生的熱量Q＝W＝Pt＝40W×10×60s＝24000J。（來自教材）某校師生自制了一臺電烘箱。電烘箱的電阻絲通過5A的電流時，每分鐘可產(chǎn)生6.6×l04J的熱量。求這臺電烘箱的電功率和電阻絲工作時的電阻。4解：由Q＝W＝Pt得電烘箱的電功率由Q＝I2Rt得電阻絲工作時的電阻（來自教材）電流的熱效應(yīng)有時對我們有益，我們利用它；有時對我們有害，需要減少電流導(dǎo)致的發(fā)熱，或者盡快把發(fā)出的熱散發(fā)掉。(1)列舉兩個生活或生產(chǎn)中利用電流熱效應(yīng)的實例；(2)列舉兩個生活和生產(chǎn)中為防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害而采取的措施。5解：(1)生產(chǎn)和生活中利用電流熱效應(yīng)的實例有：電飯鍋、電熱毯、電烙鐵、電熱水器，養(yǎng)雞場的電熱孵化器等。(2)生產(chǎn)和生活中為防止電流熱效應(yīng)產(chǎn)生危害而采取措施的實例有：電視機(jī)的后蓋有很多小孔，電腦機(jī)箱中的微型風(fēng)扇等。在家庭電路中，有時導(dǎo)線長度不夠，需要把兩根連接起來，而連接處往往比別處更容易發(fā)熱，加速老化，甚至引起火災(zāi)。這是為什么？6解：把兩根導(dǎo)線連接起來，如果接觸面的實際接觸面積較小，則連接處的電阻較大。由焦耳定律Q＝I2Rt可知連接處比別處更容易發(fā)熱。（來自教材）【中考·泰安】如圖所示，電源電壓保持6V不變，電阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，閉合開關(guān)S，通電30s，則電阻R1產(chǎn)生的熱量為________J。7（來自《典中點》）12（來自《典中點》）8【中考·泰州】小明用如圖裝置探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的