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導(dǎo)入新課
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導(dǎo)入新課
2008百年一遇的雪災(zāi)席卷整個(gè)南方，電線上結(jié)了厚厚的冰，竿倒線斷，給人們的生活帶來了很多不便，造成經(jīng)濟(jì)損失2000億。科技人員攻關(guān)研究出“直流融冰”新技術(shù)，對(duì)冰熔化，避免了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。你知道這種新技術(shù)的基本物理原理嗎？
第十八章 電功率
第4節(jié) 焦耳定律
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道電流的熱效應(yīng)，理解焦耳定律。
2.知道電熱器的原理及構(gòu)造，了解電熱的利用和防止。
3.能用焦耳定律說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。
4.能應(yīng)用焦耳定律公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
探究新知
探究點(diǎn)一 電流的熱效應(yīng)
電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
電烤箱
電飯鍋
電熱毯
電
爐
（一）電流的熱效應(yīng)
演示1：給電爐絲通電，觀察現(xiàn)象。
（二）焦耳定律
電爐絲發(fā)紅，說明產(chǎn)生熱量較多；與之相連的導(dǎo)線并沒有發(fā)紅，說明產(chǎn)生的熱量的較少。電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少有哪些因素有關(guān)？
①可能與導(dǎo)體的電阻有關(guān)。
②可能與通過導(dǎo)體的電流有關(guān)。
③可能與通電時(shí)間有關(guān)。
研究方法：
控制變量法
熱的發(fā)紅
幾乎不發(fā)熱
探究新知
（1）取兩個(gè)阻值不同的電阻串聯(lián)起來，通電相同的時(shí)間，觀察U形管兩邊的液面的高度的變化。
演示實(shí)驗(yàn)2 電熱與電阻、電流的關(guān)系
5 Ω
5 Ω
5 Ω
A
B
結(jié)論一：在 相同、 時(shí)間相同的情況下， 越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越 。
電流
通電
電阻
多
探究新知
（2）取兩個(gè)阻值相同的電阻，其通過的電流不同，加熱相同的時(shí)間，觀察U形管兩邊的液面的高度的變化。
I
A
R=5Ω
R3=5Ω
R1=5Ω
I1
R3起到 作用
分流
結(jié)論二：在 的情況下，通過一個(gè)電阻的 越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越 。
電阻相同、通電時(shí)間相同
電流
多
探究新知
（1）在電流和通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。
（2）在通電時(shí)間一定、電阻相同的情況下，通過電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
歸納總結(jié)
探究新知
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。
英國(guó)物理學(xué)家焦耳用近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體電阻、通過導(dǎo)體的電流及通電時(shí)間之間的關(guān)系，即焦耳定律。
電流的平方
導(dǎo)體的電阻
通電時(shí)間
焦耳定律適用于任何用電器的熱量計(jì)算
②公式：
Q =I2Rt
A
s
J
Ω
探究新知
焦耳定律
①當(dāng)電流通過某些用電器時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電流產(chǎn)生的熱量等于消耗的電能，即Q=W=UIt=I2Rt=t。
②當(dāng)電流通過電風(fēng)扇、電動(dòng)車、電腦這些用電器時(shí)，電能主要轉(zhuǎn)化為其他形式的能，只有少部分能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)W=W有用+Q； W > Q, UIt > I2Rt。
點(diǎn) 撥
探究新知
2.你知道“直流融冰”新技術(shù)，即在輸電線路中輸入3000A左右的大電流，對(duì)冰熔化的物理原理嗎？
1.我們學(xué)習(xí)了焦耳定律，你能回答當(dāng)電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同，為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？
通過電爐絲和導(dǎo)線的電流相等，導(dǎo)線的電阻比電爐絲的電阻小，根據(jù)Q=I2Rt，當(dāng)I、t相等時(shí)，所以電阻絲很熱，導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱。
利用了電流的熱效應(yīng)。
學(xué)以致用
探究新知
一根 60 Ω 的電阻絲接在 36 V 的電源兩端，在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量
I =
U
R
解：
=
36V
60Ω
= 0.6A
Q = I2Rt
= (0.6A)2×60Ω×300s
= 6480J
例題1
探究新知
例題2
四個(gè)電阻器的電阻分別為R1、 R2、R3、R4。如圖甲所示，電阻為R1、R2的電陽器串聯(lián)后接在電壓為U的電路中；如圖乙所示，電阻為R3、R4的電阻器并聯(lián)后也接在電壓為U的電路中。已知R1=R3，R2=R4，R1>R2。
（1）電阻為R1和R2的兩個(gè)電阻器，在相同時(shí)間內(nèi)哪個(gè)放出的熱量多？
（2）電阻為R3和R4的兩個(gè)電阻器，在相同時(shí)間內(nèi)哪個(gè)放出的熱量多？
解：（1）在串聯(lián)電路中，通過電阻為R1和R2的兩個(gè)電阻器的電流相等，根據(jù)Q=I2Rt，當(dāng)I、t相等時(shí)，Q與R成正比，由于R1>R2，因此相同時(shí)間內(nèi)電阻為R1的電阻器產(chǎn)生的熱量多。
（2）在并聯(lián)電路中，電阻為R3和R4的兩個(gè)電阻器兩端的電壓相等，根據(jù)公式Q=時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體放出的熱量與它們的電阻成反比，且R3>R4，所以相同時(shí)間內(nèi)電阻為R4的電阻器產(chǎn)生的熱量多。
探究新知
當(dāng)兩電阻串聯(lián)時(shí)，電阻越大，根據(jù)Q=I2Rt可知單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量越多；當(dāng)兩電阻并聯(lián)，電阻越小，根據(jù)Q=可知單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。
兩只不同的電阻連接在電路中，是不是電阻越大產(chǎn)生的熱量就越多？
思 考
探究新知
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，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事
前者說電阻越小，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，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，兩者并不矛盾。
想想議議
探究新知
較亮
0.22
1. 電熱的利用
電流通過導(dǎo)體時(shí)，使導(dǎo)體只發(fā)熱的用電器是利用了電流的熱效應(yīng)，這類用電器稱為電熱器，而電熱器的主要部分是發(fā)熱體。電熱器的優(yōu)點(diǎn): 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。
探究點(diǎn)二 電熱的利用和防止
探究新知
　　電流的熱量有時(shí)是有害的，應(yīng)該及時(shí)解決。
(1)我們的電腦在工作時(shí)，電路元件發(fā)熱，溫度升高，會(huì)影響到電腦的穩(wěn)定性，甚至燒壞電腦CPU。人們常常采用安裝散熱窗、使用微型風(fēng)扇等方法及時(shí)散熱。
2. 電熱的防止
散熱窗
微型
風(fēng)扇
探究新知
0.28
電視機(jī)的后蓋
（2）電視機(jī)散熱方法：
在后蓋開有很多孔，為了通風(fēng)散熱。
（3）投影儀的散熱方法：
除在側(cè)壁開孔外，內(nèi)部還裝有電風(fēng)扇，工作時(shí)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)把熱量吹到機(jī)器外面，可以降低燈泡、機(jī)器內(nèi)部元件的溫度。
散熱窗
散熱風(fēng)扇
探究新知
課后作業(yè)
1.必做題：練習(xí)與應(yīng)用1～7題。
2.選做題：電熱器工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,根據(jù)實(shí)際需要往往要設(shè)計(jì)不同擋位。電熱器的高低擋指的是不同“功率”,電功率大的為高擋位,電功率小的為低擋位。在電源電壓不變的情況下,通過改變電路的總電阻從而改變用電器的總功率,實(shí)現(xiàn)高、中、低擋位之間的轉(zhuǎn)換,一般情況是通過電阻短路或改變電路連接方式等方法實(shí)現(xiàn)。調(diào)查了解多擋位電熱器的電路有哪些情況，分別畫電路圖，并分析何是怎樣轉(zhuǎn)換擋位的。

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