焦耳定律公开课.pptx

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1、 复习回顾1、电流做功的过程的本质是 过程。2、说出你知道的计算电功的公式。3、对下面的用电器进行分类A：日光灯 B：暖手宝C：手电筒 D：洗衣机E：可充电玩具小汽车 F：电扇 G：电饭煲H：电视机 I：取暖器 J：电吹风 K：饮水机第一类：第二类：第三类：电能转化为其它形式能量的W=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt第1页/共36页家中常用的电热器看一看 热得快电暖气电熨斗电热毯第2页/共36页想一想 定义：电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流的基本效应。1、电流流过导体时，导体产生的热量的多少与哪些因素有关呢？第3页/共36页现象：电炉丝和导线通过的

2、电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？根据此现象，你能做出怎样的猜想？why？合理猜测合理猜测1 1第4页/共36页着火了！why？合理猜测合理猜测2 2根据此现象，你又能做出怎样的猜想？第5页/共36页跟电流有关跟电阻有关跟时间有关返回合理猜测合理猜测返回第6页/共36页实验名称：实验方法：实验猜想：研究电流通过导体产生的热量Q 跟电流大小I，电阻R和通电时间t的关系。实验设计：1、如何在实验中展示出电流产生的热量Q的多少？2、如何控制电流大小I相同？3、如何控制电阻R的大小不变？4、通电时间t比较好控制。控制变量法探究电流产生的热量跟哪些因素有关？制定方案制定方案第7页/共3

3、6页1、如何控制电流相同？让电阻串联2、如何控制电阻大小相同？用2个相同的电阻 返 回探究如何控制 I、R、t 返 回第8页/共36页电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见也摸不着，如何测量呢？产生的热量既看不见也摸不着的科学量既液面的高度变化看得见也能测量的科学量转化转化（转化法）寻找观察电热的方法第9页/共36页演示电阻丝结论：实验验证实验验证1 1在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多。探究一：电热多少与电阻大小的关系第10页/共36页演示电阻丝结论：实验验证实验验证2 2探究二：电热多少与通电时间的关系在电流、电阻相同时，通电时间长 的电阻产生的热量多。第11页/共3

4、6页演示电阻丝结论：返回实验验证实验验证3 3探究三：电热多少与电流大小的关系在电阻、通电时间相同时，电流大 的电阻产生的热量多。第12页/共36页1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.2.公式：Q=I2Rt3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增大到倍9英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.得出结论第13页/共36页焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家

5、。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。焦耳逝世后，为了纪念焦耳，人们把功和能的单位定为焦耳。焦 耳第14页/共36页电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?演示实验实验装置第15页/共36页实验1：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。第16页/共36页实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。第1

6、7页/共36页根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.纯电阻电路：纯电阻电路：WW=QQ=PtPt=UItUIt=UU2 2/R t/R t=I I2 2RtRt非纯电阻电路：非纯电阻电路：WWQ Q (WWUIt UIt=WW其他其他QQ)焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q=W=UIt=Pt=U2 t/R 来计算热量.Q=W=UIt=I2Rt又W=UIt若电流做的功全部用来产生热量即Q=W注意：返回交流讨论交流讨论第18页/共36页1 1、当、当0.20.2安的电流通过一金属线时产生的热量为安的电流通过一金属线时产生的热量为QQ1 1，若，若使通过的电流增加到使

7、通过的电流增加到0.40.4安时，在相同的时间内产生的安时，在相同的时间内产生的热量为热量为QQ2 2，那么，那么QQ2 2是是QQ1 1的的()A A、2 2倍倍 B B、4 4倍倍 C C、0.250.25倍倍 D D、0.50.5倍倍B2 2、两个电热器的电阻之比为、两个电热器的电阻之比为4 43 3，通过相同的电流，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为在相等的时间里产生的热量之比为_；若两个电热；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为器的电阻相同，通过的电流强度为1 13 3，在相等的时间，在相等的时间里产生的热量之比为里产生的热量之比为_。43193 3、某电热器电阻丝的

8、电阻是、某电热器电阻丝的电阻是2 2欧，当欧，当1 1安的电流通过时，安的电流通过时，1 1分钟产分钟产生的热量是多少焦？生的热量是多少焦？解：Q=I2Rt=(1A)2 2 60S=120J第19页/共36页v制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）v制白炽灯电流热效应的利用和预防第20页/共36页常见的电热的应用电炉电热毯热得快电热水壶电暖气电熨斗第21页/共36页电热的预防计算机显示器的散热孔计算机CPU的散热风扇第22页/共36页提出问题提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？科学探究的过程科学探究的过程合理猜想合理猜想实验验证实验验证制定方案制定方案得出结论得出结论交流

9、讨论交流讨论电流通过电热器所产生热量的多少可能与I、R、T有关。控制变量法、转换法。猜想正确，Q与I、R、T有关Q=I2Rt纯电阻电路中W=Q；非纯电阻电路WQ第23页/共36页123焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.公式：Q=I2Rt纯电阻电路：纯电阻电路：WW=QQ=PtPt=UItUIt=UU2 2/R t/R t=I I2 2RtRt非纯电阻电路：非纯电阻电路：WWQ Q (WWUIt UIt=WW其他其他QQ)电热的电热的好处好处是可以制作各种电热器；是可以制作各种电热器；坏处坏处是是浪费不必要的电能甚至可能引发火灾。浪费不必要

10、的电能甚至可能引发火灾。第24页/共36页1、利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大两瓶煤油中温度计可以显示煤油的温度（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量 （2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快这表明：在 和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，电流产生的热量越 。BA相等电流大多焦耳定律第25页/共36页RR2、研究电热与电流的关系，那么就要控制 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不

11、同呢？。最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 ，电流产生的热量越 。RR电阻移动滑动变阻器的滑片大多第26页/共36页1）为什么选用煤油，而没有用水？（）3、实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？3）通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？2）本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？A因为煤油有颜色便于观察 B因为煤油有比较大的热值C因为煤油是绝缘体、可以增强实验的安全性 D因为煤油有比较小的比热容C、D第27页/共36页4.电热器:利用电流做功将能转换为能的装置.5 5.电热器的原理电热器的原理:利用电

12、流的制成的加热设备。电热器主要组成部分是。它是由电阻率。熔点的合金丝制成的加热设备。电内热效应发热体大高焦耳定律第28页/共36页【练习6】：下面各种用电器的额定功率均为100W，当它们都正常工作时，单位时间内电流产生热量和做的电功说法正确的是（）1、电扇 2、灯泡、3、电饭煲 4、电脑：因为功率相同，所以产生热量和所做的电功：因为功率相同，所以产生热量和所做的电功都相等。都相等。：电饭煲产生的热量最多，做的电功都相等。：电饭煲产生的热量最多，做的电功都相等。：电饭煲产生的热量最多，做的电功也最多。：电饭煲产生的热量最多，做的电功也最多。：电饭煲和灯泡产生的热量和所做电功一样多。：电饭煲和灯泡

13、产生的热量和所做电功一样多。B焦耳定律第29页/共36页【练习7】：为了研究温度对种子发芽的影响,课外活动小组要做一只电烘箱,要求在10min内产生6104J的热量,接用的是家庭电路,请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少?解：因为是纯电阻电路，所以 Q=W=I2Rt=U2/Rt即：R=U2/Qt =(220V)2/(6104J)10 60S =484 焦耳定律第30页/共36页【练习8】：某小电动机正常工作时的电压为12V，正常工作时的电流为2A，经检测，该电动机的绕线电阻为2。求（1）该电动机正常工作5S产生的热量Q（2）该电动机的效率。解解（1 1）QQ=I=I2 2Rt=Rt=（2A2

14、A）2 22 5S=40J （2 2）电动机电动机5S5S内做的电功内做的电功 W=UIt=12VW=UIt=12V2A2A5S=120J其中机械功：其中机械功：W W机机=W-Q=120J-40J=80J=W-Q=120J-40J=80J 机械效率：机械效率：=W=W机机/W=80J/120J=66.7%/W=80J/120J=66.7%焦耳定律第31页/共36页【练习练习8 8】：某电动机标有“6V1A”字样，能在10S内将质量为1Kg的砝码提升4.8米，求（1）该电动机的效率（2）电动机的电阻R（2 2）因为电动机是非纯电阻电路，所以因为电动机是非纯电阻电路，所以 Q=W Q=W20%=

15、(6V1A10s)20%=12J12J R=Q/I R=Q/I2 2t t =I =I2 2J/(1A)2 J/(1A)2 10S=1.2 焦耳定律解：解：（1 1）=W=W机机/W/W电电=Gh/UIt=Gh/UIt =(1Kg =(1Kg10N/kg4.8m)/(6V1A10s)=80%第32页/共36页小知识-勿将空调靠近窗帘第33页/共36页第34页/共36页如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，R2是阻值为616的分压电阻，S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态；S转到触点2为低温状态；S转到触点3为高温状态，此时功率为100W。求：（l）当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少？（2）当开关S转到触点2时，通过电路的电流是多少安？发热电阻R1消耗的功率是多少瓦特？焦耳定律第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页