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1、 15.4 15.4 探究焦耳定律探究焦耳定律 15.4 15.4 探究焦耳定律探究焦耳定律东莞市寮步镇香市中学东莞市寮步镇香市中学 黄小艺黄小艺泡泡沫沫切切割割器器电电热热器器电电热热水水器器饮饮水水机机电电熨熨斗斗电电蚊蚊香香电电炉炉电电热热水水壶壶思考：这些用电器在工作的时候有什么共同的特点？思考：这些用电器在工作的时候有什么共同的特点？电电饭饭煲煲一、电流的热效应：一、电流的热效应：电流通过导体，导体会电流通过导体，导体会发热发热的现象，的现象，叫叫电流的热效应。电流的热效应。Q=W只适用于只适用于纯电阻纯电阻电路电路U=I IR焦耳定律的理论推导焦耳定律的理论推导=IRIRI It=
2、I I2Rt=UI It电流通过导体放出的热量与哪些因素有关？电流通过导体放出的热量与哪些因素有关？通电导体产生通电导体产生的热量的热量Q电阻电阻R电流电流I通电时间通电时间t 实验验证实验验证 二、通电导体放出的热量跟哪些因素有关二、通电导体放出的热量跟哪些因素有关 设计实验设计实验 讨论讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？关，应用什么方法去研究？控制变量法控制变量法讨论讨论2、我们要如何知道导体放出的热量的多少？、我们要如何知道导体放出的热量的多少？导体放出热量的多少很难用仪器测量出来，所导体放出热量的多少很难用仪器测量出来，所以我
3、们通过电阻丝放出的热量来加热容器中的水，以我们通过电阻丝放出的热量来加热容器中的水，使水温度升高，用温度计的示数（温度传感器）变使水温度升高，用温度计的示数（温度传感器）变化来反映导体产生热量的多少。化来反映导体产生热量的多少。这种方法称为这种方法称为-转换法转换法 实验一实验一 探究电热与电阻的关系探究电热与电阻的关系控制不变的物理量：控制不变的物理量：改变的物理量：改变的物理量：怎样才能使通过两电阻的电流相同？怎样才能使通过两电阻的电流相同？将将2 和和4 的电阻的电阻串联串联相同的电流和通电时间相同的电流和通电时间电阻电阻R1=2 R2=4 结论：当结论：当电流和通电时间相同电流和通电时
4、间相同时，电阻时，电阻越大越大,导体产生的热量导体产生的热量越多越多。实验二实验二 探究电热与电流的关系探究电热与电流的关系控制不变的物理量：控制不变的物理量：改变的物理量：改变的物理量：如何改变电阻丝中电流？如何改变电阻丝中电流？相同的电阻和通电时间相同的电阻和通电时间电流电流R1=4R2=4 R3=4 结论：当结论：当电阻和通电时间相同电阻和通电时间相同时，电流时，电流越大越大,导体产生的热量导体产生的热量越多越多。实验三实验三 探究电热与通电时间的关系探究电热与通电时间的关系控制不变的物理量：控制不变的物理量：改变的物理量：改变的物理量：相等的电流和电阻相等的电流和电阻通电时间通电时间用
5、停表用停表结论：当结论：当电阻和通电电流相同电阻和通电电流相同时，通时，通电时间电时间越长越长，产生的热量，产生的热量越多越多。总结论：总结论：通电导体产生的通电导体产生的热量热量与与导体的导体的电阻电阻、导体中的导体中的电流电流和和通电时间通电时间都有关。都有关。焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物），英国物理学家。用近理学家。用近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于系。通过大量的实验，于1840 年最先精确地确定了电流产生年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电
6、时的热量与电流、电阻和通电时间的关系。间的关系。焦焦 耳耳J焦耳定律焦耳定律Q =I I R t 热量热量公式：公式：物理量：物理量：单位：单位：电流电流 电阻电阻 时间时间AS焦耳定律焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比电流的平方成正比，与，与导体电阻成正比导体电阻成正比，与与通电时间成正比通电时间成正比。小试牛刀小试牛刀1.如图的装置可用来定性研究如图的装置可用来定性研究 定定律。将电阻律。将电阻R甲甲与与R乙乙(R甲甲R乙乙)串联在电串联在电路中是为了使时间和路中是为了使时间和 相同，通过相同，通过温度计示数的变化可以比较温度计示数的变化可以比较
7、的的多少。多少。焦耳焦耳电流电流产生热量产生热量2.2.某导体的电阻是某导体的电阻是2 2，通过，通过2A2A的电流时，的电流时，10s10s产生多少热量？产生多少热量？考考你：考考你：解：解：电流产生的热量为：电流产生的热量为：答：电流产生的热量为答：电流产生的热量为80J 。=80JQ=I I2Rt=(2A)2 2 10s3.一根一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上的电源上,在在5min内共产生多少热量？内共产生多少热量？解：解：通过电阻丝的电流为：通过电阻丝的电流为：UI I=_R=36V60=0.6A电流产生的热量为：电流产生的热量为：Q=I I2Rt=6480J=(0.6A
8、)260(560)S答：在答：在5min5min内共产生内共产生6480J6480J的热量。的热量。为什么电炉丝为什么电炉丝热的热的发红发红，而与，而与电炉连接的导线却几乎电炉连接的导线却几乎不发热不发热？电炉与导线连接在电路里，电炉与导线连接在电路里，电炉工作时，电炉丝与导线的和电炉工作时，电炉丝与导线的和一样，但导线的远小于电一样，但导线的远小于电炉丝，由可知，电炉丝，由可知，电流通过电炉丝产生的热量要多得多。因流通过电炉丝产生的热量要多得多。因而电炉丝热的发红而导线几乎不发热。而电炉丝热的发红而导线几乎不发热。串联串联电流电流通电时间通电时间电阻电阻焦耳定律焦耳定律QI I2Rt思考：要
9、让电炉丝在相同时内发热跟多些，根据焦耳思考：要让电炉丝在相同时内发热跟多些，根据焦耳定律：定律：QI I2Rt，只需要增加电阻丝的电阻值即可，只需要增加电阻丝的电阻值即可，这种想法对吗？这种想法对吗？1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点:清洁卫生，没有环境污染，热清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。效率高，还可以方便地控制和调节温度。四、电流热效应的应用与控制四、电流热效应的应用与控制 2008百年一遇的雪灾席卷整个南方，百年一遇的雪灾席卷整个南方，电线上结了厚厚的冰，竿倒线断，给人电线上结了厚厚的冰，
10、竿倒线断，给人们的生活带来了很多不便，造成经济损们的生活带来了很多不便，造成经济损失失2000亿。科技人员攻关研究出亿。科技人员攻关研究出“直流直流融冰融冰”新技术（新技术（即在电路中输入约即在电路中输入约3000A的大电流的大电流），对冰熔化，避免了），对冰熔化，避免了巨大的经济损失。你知道这种新技术的巨大的经济损失。你知道这种新技术的基本物理原理吗？基本物理原理吗？2.2.电热的控制电热的控制 如：电视机的如：电视机的散热窗散热窗、电动机的、电动机的散热散热片片、电子计算机内的、电子计算机内的散热风扇散热风扇等。等。电热的危害电热的危害电热会将导体烧坏电热会将导体烧坏电热会使绝缘老化电热会
11、使绝缘老化防止电热的防止电热的危害的措施危害的措施减少产生热量减少产生热量设法散热设法散热电流热效应的防护电流热效应的防护散热窗散热窗散热窗散热窗散热片散热片散热片散热片散热风扇散热风扇散热风扇散热风扇小试牛刀小试牛刀4、下列物体用来防止电热危害的是（）A、烧水用的电热丝 B、电暖器的散热片C、电熨斗的金属外壳 D、电视机上的散热窗5、电热器的发热体所用的合金线应选用()A电阻率小，熔点低的材料 B电阻率大，熔点低的材料C电阻率小，熔点高的材料 D电阻率大，熔点高的材料D DD D课堂小结课堂小结电流的热效应电流的热效应焦耳定律焦耳定律的实验和内容的实验和内容Q =I I R t 电热的应用电热的应用和危害和危害这节课我学到了：这节课我学到了：今日作业今日作业:中考宝典中考宝典15.415.4节节