探究焦耳定律－滬粵版物理九年級(jí)上冊(cè)

第十五章

電能與電功率15.4探究焦耳定律歐姆定律類(lèi)比探究(1)燈泡發(fā)光一段時(shí)間后，用手觸摸燈泡有什么感覺(jué)？(2)電風(fēng)扇使用一段時(shí)間后，用手觸摸電動(dòng)機(jī)部分有什么感覺(jué)？問(wèn)題思考：為什么…..都發(fā)熱。電流通過(guò)導(dǎo)體，使導(dǎo)體發(fā)熱的現(xiàn)象，叫做電流的熱效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)探究一通電導(dǎo)體放出的熱量跟哪些因素有關(guān)要解釋上述現(xiàn)象，我們必須研究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)。家庭電路中使用功率過(guò)大的用電器可能引起火災(zāi)。燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)燙，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。著火了！（1）可能與電阻有關(guān)探究電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)（2）可能與電流有關(guān)（3）可能與通電時(shí)間有關(guān)有電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體才會(huì)發(fā)熱電烤爐工作時(shí)，烤爐溫度高，導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱生活中手機(jī)充電時(shí)，充電越久溫度越高。猜想與假設(shè)（1）實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法（2）實(shí)驗(yàn)新增器材與其作用：轉(zhuǎn)換法電熱——?dú)怏w（或液體）受熱膨脹，觀察產(chǎn)生熱量的多少設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(3)怎么反應(yīng)（3）實(shí)驗(yàn)電路圖：R2=10ΩR1=5ΩAI=2I1IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1探究電熱與電阻關(guān)系R2=10ΩR1=5ΩA電阻絲用油還是用水？為什么？油，比熱容較小?！刂齐娏鳌⑼姇r(shí)間相同（1）在電流、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。

（I與t相同，R越大，Q越多）研究電熱與電流關(guān)系I=2I1IAR=10ΩR=10ΩR=10ΩI1電阻絲R——控制電阻、通電時(shí)間相同（2）在通電時(shí)間、電阻相同的情況下，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。

（

t與R相同，I越大，Q越多）研究電熱與通電時(shí)間關(guān)系（3）在電阻、電流相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。

（

R與I相同，t越大，Q越多）實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法煤油空氣質(zhì)量相同溫度差液柱高度差導(dǎo)體放出熱量的多少R-Q關(guān)系I-Q關(guān)系實(shí)驗(yàn)總結(jié)焦耳定律

Q=I2Rt熱量

電流

電阻

時(shí)間JAΩs公式：意義：?jiǎn)挝唬?.焦耳定律：電流通過(guò)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(shí)間成正比。重點(diǎn)定律--焦耳定律焦耳我焦耳發(fā)現(xiàn)的！=U2Rt純電阻電路:電能

→內(nèi)能

QI2Rt

WUIt=M非純電阻電路:電能

→內(nèi)能+其他形式的能WE其他

+QUIt

I2Rt=Q＞你能用理論推導(dǎo)出這個(gè)公式嗎？try（1）當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)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Q

就等于消耗的電能W，即

Q=W=UIt=I2Rt（2）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：

W＞Q熱3.電能和電熱關(guān)系電能

內(nèi)能+機(jī)械能額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?想想議議答：前者說(shuō)電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說(shuō)，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，二者并不矛盾。所以我們?cè)趹?yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。想一想，議一議：1．電熱的利用電熱器的優(yōu)點(diǎn):

清潔衛(wèi)生，沒(méi)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。電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)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(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。2．電熱的危害多檔位電熱器（2檔位串聯(lián)型）某中學(xué)為解決同學(xué)們的飲水問(wèn)題，新購(gòu)置了一批臺(tái)式飲水機(jī)，其銘牌如下表所示，圖是飲水機(jī)的電路圖，S是用感溫材料制造的溫控開(kāi)關(guān)。（1）求電阻R1和R2的阻值。（3）正常工作時(shí)該飲水機(jī)將熱水罐中0.6kg，18℃的水加熱到93℃，用時(shí)6min，計(jì)算該飲水機(jī)加熱狀態(tài)時(shí)的效率。額定電壓220V保溫功率100W加熱功率500W220V多檔位電熱器（2檔位并聯(lián)型）下面的圖表是從某臺(tái)電熱飲水機(jī)的說(shuō)明書(shū)上收集到的信息。經(jīng)分析得知，電熱飲水機(jī)有加熱和保溫兩種工作狀態(tài)，求：（1）電熱飲水機(jī)在保溫狀態(tài)下正常工作時(shí)的電流。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）（2）電熱飲水機(jī)保溫2h產(chǎn)生的熱量？（3）電阻R1、R2的阻值。220V熱水箱容量2L額定電壓220V加熱功率400W保溫功率40W電流熱效應(yīng)的應(yīng)用與控制2.公式：

Q=I2Rt

電流的熱效應(yīng)2.實(shí)驗(yàn)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?1.現(xiàn)象：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能1.內(nèi)容：電流通過(guò)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(shí)間成正比。焦耳定律2.防止：散熱風(fēng)扇等1.應(yīng)用：電熨斗、電飯鍋等課堂小結(jié)15.4探究焦耳定律總結(jié)視頻1.下列用電器工作時(shí)，將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（）A．電風(fēng)扇B．電水壺C．電視機(jī)D．電動(dòng)車(chē)B2.現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)電爐子，已知電爐電阻R1＞R2，分別接入電源電壓220V的電路中，相同時(shí)間內(nèi)它們發(fā)熱情況是（）A．甲放熱多B．乙放熱多C．同樣多D．無(wú)法判斷B當(dāng)堂檢測(cè)3.如圖所示是電熱吹風(fēng)機(jī)的內(nèi)部電路原理圖，電熱吹風(fēng)機(jī)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)電熱絲并聯(lián)組成。電動(dòng)機(jī)中有電流通過(guò)時(shí)會(huì)有風(fēng)吹出，電熱絲中有電流通過(guò)時(shí)會(huì)有熱量產(chǎn)生。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2都閉合，二者都正常工作，下列說(shuō)法正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)和電熱絲在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同B．電動(dòng)機(jī)和電熱絲在相同時(shí)間內(nèi)消耗的電能相同C．電動(dòng)機(jī)和電熱絲消耗的電功率相同D．電動(dòng)機(jī)消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D4.關(guān)于電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，以下說(shuō)法正確的是（）A．根據(jù)Q＝I2Rt可知，電阻越大，相同時(shí)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越少C．根據(jù)Q＝UIt可知，相同時(shí)間內(nèi)，電流產(chǎn)生的熱量與電阻無(wú)關(guān)D．根據(jù)Q＝I2Rt可知，在電流一定時(shí)，電阻越大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多U2RD5.某電動(dòng)機(jī)上標(biāo)有“220V,2A”它的線圈電阻為5?，當(dāng)它正常工作一分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒(méi)有其他能量的損失，則得到多少的機(jī)械能？解：消耗的電能為:W總=UIt=220V×2A×60s=26400J線圈中產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=(2A)2×5?×60s=1200J得到的機(jī)械能為：W機(jī)=W總－Q=26400J－1200J=25200J6、如圖為小明家使用的一款電火鍋工作電路原理圖．它有高、中、低三個(gè)加熱擋位，旋鈕開(kāi)關(guān)可以分別置于“0和1”、“1和2”、“2和3”或“3和4”接線柱．正常工作時(shí)，，R1為242Ω，R2為60.5Ω?！竞雎詼囟葘?duì)電阻的影響，電能表的銘牌上標(biāo)有3000r/(kW·h)】(1)請(qǐng)指出開(kāi)關(guān)置于什么接線柱時(shí)，火鍋處于低溫?fù)酰?2)R3的阻值是多少歐姆？電火鍋處于低溫?fù)跽９ぷ鲿r(shí)，在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少焦耳？(3)小明關(guān)閉家中的其他用電器，只讓電火鍋獨(dú)立工作，用高溫?fù)跫訜釡?分鐘，電能表的表盤(pán)轉(zhuǎn)了81轉(zhuǎn)，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷此時(shí)電火鍋是否正常工作？7、為了探究影響電熱的因素，實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了兩個(gè)裝滿(mǎn)煤油的燒瓶，兩個(gè)帶有橡皮塞的粗細(xì)均勻的相同玻璃管，兩根不同阻值的電阻絲，以及滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電源等。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)器材，分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的兩個(gè)方案。(1)這兩個(gè)方案是通過(guò)觀察什么知道電熱的多少?

(2)甲方案探究的問(wèn)題是什么？___________________________________________.(3)乙方案探究的問(wèn)題是什么？___________________________________________.觀察溫度計(jì)示數(shù)的變化電流和通電時(shí)間一定時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱與電阻的關(guān)系電壓和通電時(shí)間一定時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱與電阻的關(guān)系8、在研究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中：(1)如圖所示，兩個(gè)密閉的透明容器中裝有相等質(zhì)量的空氣，兩個(gè)容器中的電阻絲R1、R2(R1<R2)串聯(lián)接到電源兩端．電阻絲R1和R2串聯(lián)的目的是保證______相同，用___________________反映電阻絲發(fā)出熱量的多少；(2)通電10s，觀察到兩側(cè)U形管中液面高度的變化不同，這說(shuō)明電流產(chǎn)生的熱量與________有關(guān)；(3)在研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系時(shí)，將一