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18.4 焦耳定律
教學(xué)重點：焦耳定律的理解與掌握，焦耳定律在高低溫擋的計算
教學(xué)難點：焦耳定律在高低溫擋的計算
電流熱效應(yīng)
電流通過導(dǎo)體時，電能可以轉(zhuǎn)化成光能、 等，比如燈泡通電發(fā)光，電熱毯通電發(fā) ，把電流通過導(dǎo)體時，電能轉(zhuǎn)化成物體 ，的現(xiàn)象叫做電流的 。
如上圖，電爐絲通過導(dǎo)線連接到電路中，電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同，那為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱呢？那么導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么有關(guān)呢？
二、導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量影響因素
【提出問題】：
不同的電器設(shè)備，使用時發(fā)熱的程度不同，即使同一電器設(shè)備，使用不同的時間，發(fā)出的熱量也會不同，這說明，電流的熱效應(yīng)在很多情況下是不同的．那么電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)呢？
【假設(shè)與猜想】：
電流的熱效應(yīng)實際上是電流做功從而使導(dǎo)體產(chǎn)熱，而電流做功即電功W與 、 、 有關(guān)，在電流相同時，不同電阻的導(dǎo)體兩端的電壓 。
1、電流的熱效應(yīng)可能與導(dǎo)體的 有關(guān)；
2、電流的熱效應(yīng)可能與通過導(dǎo)體的 有關(guān)；
3、電流的熱效應(yīng)可能與 有關(guān)
【設(shè)計實驗】：（采用 法）
①如何控制電流一定時電阻的變化？采用兩個不同的
②如何控制電阻一定時電流的變化？兩個相同電阻并聯(lián)與另一個電阻 聯(lián)
③如何比較電流產(chǎn)生熱的多少？(采用 法)
【進行實驗】：
把兩個電阻放在密閉的空氣盒中，使之它們產(chǎn)生的熱對空氣加熱。使兩電阻絲 聯(lián)，以保證它們的 相等；如圖所示，觀察兩側(cè)U形管的液面
的 差
2、在兩個相等的電阻上再 聯(lián)一個等值的電阻絲，則干路和支路上的電流 相等，如圖所示，觀察兩側(cè)U形管的液面 差
3、隨著加熱時間的變長，電阻絲產(chǎn)生的熱量越 ，U型管液面上升越
【分析與論證】：
①在通電時間和________一定時，導(dǎo)體電阻越大，通電導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量越多，U型管 端液面上升高度較高
②在通電時間和 一定時，導(dǎo)體的電流越大，通電導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量越多，U型管 端液面上升高度較高。
③在導(dǎo)體的電阻和_______一定時，通電時間越長，通電導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量越_____。可以進一步分析得出：電流的熱效應(yīng)跟導(dǎo)體的 、 、 有關(guān)．導(dǎo)體的電阻越 ，通過的電流越 ，通電時間越 ，電流產(chǎn)生的熱量越多．
三、焦耳定律
英國物理學(xué)家焦耳做了大量實驗，于1840年最先精確了電流產(chǎn)生的熱量跟電流，電阻，通電時間的關(guān)系
1.內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟____________________成正比，跟________成正比，跟________成正比。
2.公式：熱量= × × （適用于所有電路）
Q = × ×
Q—— 熱量 —— J ； I—— ——______；
R—— —— ； t—— ——______；
3、適用范圍
電流通過導(dǎo)體時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一般為熱能，而不產(chǎn)生其他形式的能的時候，采用焦耳定律。焦耳定律只適用于純電阻電路
4、變形式
Q= =
變式：產(chǎn)生的熱量能使水升高的溫度為多少
電熱功率
某電阻一定時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q，該電阻的電功率稱為電熱功率。
電熱功率: ______=
焦耳定律在生活中的應(yīng)用
電爐子工作時，電爐絲熱得發(fā)紅，而與其相連的導(dǎo)線插頭卻幾乎不熱，這是為什么
答：電爐絲與插頭是_______聯(lián)的，通過的電流__________．根據(jù)______定律公式_______，在______時間內(nèi)，______一定時，電流產(chǎn)生的熱量跟______成正比，爐絲比插頭的電阻______，相同條件下電流產(chǎn)生的熱量______，因此爐絲熱得發(fā)紅．
焦耳定律中檔位切換
上節(jié)課所學(xué)的高低溫檔主要應(yīng)用于焦耳定律
遵照的原則：加熱狀態(tài)電路總功率 保溫狀態(tài)的總功率。
串聯(lián)電路：
開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2斷開，處于 檔
開關(guān)S1閉合，開關(guān)S2閉合，處于 檔
2、并聯(lián)電路：
開關(guān)S閉合，開關(guān)S1斷開，處于 檔
開關(guān)S閉合，開關(guān)S1閉合，處于 檔
練習(xí)：
1、（8分）在“探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)”的實驗中，實驗裝置如圖所示，甲、乙兩個容器中都有一段電阻絲。
（1）將此裝置接到電源兩端，通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)U形管中液面高度幾乎不變，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是　 　。
（2）排除故障后，重新通電一段時間，　 　（選填“A”或“B”）管中液面高度較高，　 　（選填“甲”或“乙”）容器中的電阻絲產(chǎn)生的熱量較多。
（3）由（2）可得出，實驗結(jié)論：　 　。
2、（9分）新型電飯鍋采用“聰明火”技術(shù)，智能化地控制食物在不同時間段的溫度，以得到最佳的營養(yǎng)和口感，其簡化電路如圖甲所示。R1和R2均為電熱絲，S、S1都閉合時為加熱燒煮狀態(tài)，S閉合、S1斷開時為保溫燜飯狀態(tài)。煮飯時，把電飯鍋接入220V電路中，在電飯鍋工作的30min內(nèi)，電路中總電流隨時間變化的圖象如圖乙所示。求：
（1）S和S1都閉合時電飯鍋的電功率；
（2）電熱絲R2的阻值；
（3）這30min內(nèi)電飯鍋產(chǎn)生的熱量。

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