資源簡介

(共39張PPT)
第4節(jié)
焦耳定律
第十八章
電功率
逐點
導講練
課堂小結
作業(yè)提升
課時講解
1
課時流程
2
電流的熱效應
焦耳定律
電熱的利用和防止
知識點
電流的熱效應
1
1.
電流的熱效應
電流通過導體時電能轉化成內能的現象。
2.
探究電熱的影響因素
(1)實驗方法
轉換法、控制變量法。
(2)實驗方案設計
實驗一：如圖1
甲所示，探究電流通過導體時產生熱量的多少與導體電阻的關系。
實驗二：如圖1
乙所示，探究電流通過導體時產生熱量的多少與電流的關系。
實驗詳解:
●轉換法：通過U形管兩邊液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，從而反映電阻產生熱量的多少。
●控制變量法：實驗一是通過串聯保證電流相同；實驗二中，左邊容器內電阻中電流是右邊容器內電阻中電流的2倍，探究電熱與電流的關系。
(3)實驗結論
實驗一結論——在電流相同、通電時間相同的情況下，電阻越大，這個電阻產生的熱量越多。
實驗二結論——在電阻相同、通電時間相同的情況下，通過電阻的電流越大，這個電阻產生的熱量越多。
在兩次實驗過程中，隨著加熱時間的延長，U
形管兩邊液面的高度差增大，表明在電流大小、電阻大小相同時，通電時間越長，電阻產生的熱量越多。
特別提醒:
實驗中用電阻絲對空氣加熱可以縮短實驗時間，并會使實驗現象更加明顯。實驗中應使兩容器密閉且封閉等量的空氣，不能漏氣。
例
1
[中考·廣東]
用如圖2
所示的裝置做“探究電流相同時，
通過導體產生的熱量與電阻
大小的關系”的實驗。(甲、
乙是完全相同的密閉容器，
閉合開關前，A、B
兩U
形
管內液面相平)
(1)由于電流產生的熱量不易直接測量，因此在實驗中是通過觀察U
形管中液面的__________來顯示甲、乙容器內空氣溫度的變化，這里采用的探究方法是_________。
高度變化
轉換法
(2)通過對比觀察，_____
(填“甲”或“乙”)容器中導體產生的熱量較多。由此可知，在電流和通電時間相同時，電阻越_____，導體產生的熱量越多。
乙
大
解題秘方：對比圖文信息，讀題也能讀出答案。
解析：通過情景觀察可以發(fā)現，兩電阻絲串聯，即保證電流相等，探究電熱與電阻的關系，再觀察U
形管液面高度的變化情況，哪一側液面高，哪一側容器中電阻絲在相同時間產生的熱量多。
技巧點撥：探究電熱的影響因素，用到控制變量法和轉換法。在探究電流產生的熱量與電阻的關系時，要保證電流大小和通電時間相同。其中，保持電流大小相同的方法是將兩個電阻串聯。
1-1.
[中考·黃石]
如圖3所示，兩個密閉容器中接入電熱絲R1、R2，右邊容器上方接入電熱絲R3，在通電時間相同的情況下，觀察兩個U
形管中液面高度的變化。
本實驗是根據
_____(填“氣體”或“液體”)的熱脹冷縮來反映電流產生的熱量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，為了研究電流產生的熱量與電流的關系，則R2=_____Ω。若將R3
和R2并聯接入右邊密閉容器中，則可研究電流產生的熱量與_____的關系。
氣體
10
電阻
知識點
焦耳定律
2
1.
內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。
2.
焦耳定律公式及各物理量單位。
公式
Q=I2Rt
物理量及
單位
電流I
A
電阻R
Ω
通電時間t
s
熱量Q
J
(1)公式的意義：公式反映的是電流通過導體時產生熱效應的規(guī)律，定量地揭示了電能轉化為內能的規(guī)律。
(2)適用范圍：公式是由實驗總結出來的，只要是電流所產生的熱量，都可以利用這一公式進行計算。
3.
在純電阻電路中，電熱與電阻的關系
(1)在只有R1和R2的串聯電路中，電熱與電阻成正比，即Q1∶Q2=R1∶R2；
(2)在只有R1和R2的并聯電路中，通電時間相同時，電熱與電阻成反比，即Q1∶
Q2=R2∶R1。
多用于定性比較兩用電器相同時間產生的熱量。
拓展延伸
電功(或消耗的電能)
與電熱間的關系：
電功和電熱的計算公式分別為W=UIt、Q=I2Rt，均適用于所有電路。
在純電阻電路中，由于電能全部轉化為電熱，所以W=Q。
在非純電阻電路中，電能只有一部分轉化為電熱，即W＞Q。
例2
[中考·新疆]
如圖4
所示的電路中，R1
＝
2
Ω，R2=4
Ω，閉合開關S
后，電流表的示數為0.50
A。求：
(1)電路的總電阻；
解：由電路圖可知，R1、R2
串聯，電流表測電路中的電流，電壓表測電源電壓。
(1)電路的總電阻R
＝
R1+R2＝
2
Ω+4
Ω
＝
6
Ω。
解題秘方：本題用到串聯電路電阻的規(guī)律、歐姆定律公式和焦耳定律公式。(1)串聯電路的總電阻等于各分電阻之和，據此求出電路的總電阻。
(2)電壓表的示數；
解：電壓表的示數U
＝
IR
＝
0.5
A×6
Ω
＝
3
V。
解題秘方：運用歐姆定律公式變形得U=IR，可求出電壓表示數。
(3)電阻R2
在1
min
內產生的熱量。
解：t
＝
1
min
＝
60
s，電阻R2
在1
min
內產生的熱量Q
＝
I2R2t
＝(0.5
A)2×4
Ω×60
s
＝
60
J
。
解題秘方：運用焦耳定律Q=I2Rt，可求出熱量的多少。
2-1.某一阻值為R的電阻，通過的電流為I時，在t時間內產生的熱量是Q。則當另一阻值為2R
的電阻，通過的電流是2I
時，在同樣的t時間內產生的熱量為(
)
A.2Q
B.4Q
C.8Q
D.16Q
C
一只電烙鐵標有“220
V
40
W”，在額定電壓下通電
10
min
產生的熱量是_________
J。
例
3
2.4×104
解題秘方：緊扣電熱器消耗的電能W與產生的熱
量Q間的關系。
解析：t=10
min=10×60
s=600
s，通電10
min
產生的熱量Q=W=Pt=40
W×600
s=2.4×104
J。
特別提醒：只有在純電阻電路中，電熱Q和電功W才相等。在電熱的計算中，只要載體是電熱器，如果已知電功率,
就可以利用推導式Q=W=Pt進行計算。
3-1.電熱水壺上標有“220
V
800
W”，在額定電壓下，電熱水壺燒水210
s，
這段時間內電熱水壺發(fā)熱體產生的熱量為_________J，若發(fā)熱體產生的熱量全部被水吸收，能將______kg
的水從20
℃升高至100
℃。[c水＝
4.2×103
J/(kg·℃)]
1.68×105
0.5
知識點
電熱的利用和防止
3
1.
電熱器的工作原理：電流的熱效應。
2.
電熱器的主要結構：發(fā)熱體。
發(fā)熱體是由導電性差、熔點高的電阻絲繞在絕緣體材料上做成的。其中，絕緣體材料可將電阻絲與電熱器的外殼隔開，防止觸電和漏電。
3.
常見家用電熱器：電飯煲、電烙鐵、電烤箱等。
4.
電熱器的優(yōu)點
(1)清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染；
(2)效率高；
(3)可以方便地控制和調節(jié)溫度。
5.
電熱的危害
(1)由于電流的熱效應，會使用電器的溫度過高，加速絕緣材料的老化，甚至可能燒壞用電器。
(2)造成電能輸送過程中的電能損失。
6.
防止電熱危害的方法
(1)安裝散熱風扇；(2)安裝散熱片；(3)安裝散熱窗。
延伸拓展：
●照明燈工作時的能量轉化
白熾燈工作時，電能轉化為內能，燈絲的溫度升高，達到發(fā)光的程度，因此，電能轉化為內能和光能。LED燈的原理與其不同，LED燈是利用半導體材料的特性，讓電能直接轉化為光能，不用先轉化為內能。
●白熾燈工作時電能轉化為光能的大致比例
白熾燈將電能轉化為光能的大致比例為10%，一般節(jié)能燈的發(fā)光效率為30%，所以使用節(jié)能燈可大大節(jié)約電能。
下列情況中不屬于防止電熱危害的是(
)
A.
電視機的后蓋有許多孔
B.
電腦機箱內有小風扇
C.
電動機外殼有許多散熱片
D.
家電長時間停用，隔一段時間應通電一次
D
例4
解題秘方：結合各種用電器具體作用來分析。
解析：電視機上的散熱孔，電腦機箱內的小風扇，電動機外殼上的散熱片，都可以加速散熱，從而防止電熱的危害。家電長時間停用，隔一段時間通電一次，是利用電熱驅潮，避免家用電器因受潮而損壞。
技巧點撥：熟悉各種常見用電器的作用，依據使用目的分析用電器工作時的能量轉化，進而判斷該用電器是利用電熱還是防止電熱可能帶來的危害。
4-1.
小華家里有1
000
W的電飯煲、500
W
的電熨斗、1
000
W
的電吹風各一個，使用時它們之間是
　　________聯的。若各自正常工作相同時間，則________產生的熱量最多。
并
電飯煲
焦耳定律
焦耳定律
電熱
利用與防止
影響因素
焦耳定律
1.實驗探究：(1)方法：控制變量法、轉換法等。
(2)技巧：在探究電流產生熱量的多少是否與導體的電阻
有關時，要保證電流相等，探究中采取串聯的方法來
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體所產生熱量
的計算。對于電動機，消耗的電能只有很小的一部分
轉化為熱量，這時電流通過電動機線圈發(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。
焦耳定律
1.電流的熱效應：
電流通過導體時電能轉化為熱能的現象。
2.電熱器：利用電流的熱效應工作的用電器。
必做:
請完成教材課后習題
補充:
請完成對應習題
課后作業(yè)
作業(yè)1
作業(yè)2

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