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1、第十五章第十五章 电能与电功率电能与电功率第四节第四节 探究焦耳定律探究焦耳定律授课人：蔺晓灵授课人：蔺晓灵 复习回顾复习回顾1、电流做功的过程的本质是、电流做功的过程的本质是 过程。过程。2、说出你知道的计算电功的公式。、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、对下面的用电器进行分类A：日光灯：日光灯 B：暖手宝：暖手宝C：手电筒：手电筒 D：洗衣机洗衣机E：可充电玩具小汽车：可充电玩具小汽车 F：电扇：电扇 G：电饭煲：电饭煲H：电视机：电视机 I：取暖器：取暖器 J：电吹风：电吹风 K：饮水机：饮水机第一类：第一类：第二类：第二类：第三类：第三类：电能转化为其电能转化为其
2、它形式能量的它形式能量的W=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt家中常用的电热器家中常用的电热器看一看看一看 热热得得快快电暖气电暖气电熨斗电熨斗电热毯电热毯想一想想一想 定义：电流流过导体时，导体就要发热，这定义：电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做种现象叫做电流的热效应电流的热效应。电流的热效应是。电流的热效应是电流的基本效应。电流的基本效应。1 1、电流流过导体时，导体产生的热量的多少、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？与哪些因素有关呢？现象现象：电炉丝和导线通过的电炉丝和导线通过的电流相同电流相同。为什么电炉丝热的为什么电炉丝热的发红发红，而导线，而导线却几乎
3、却几乎不发热不发热？根据此现象，你能做出怎样的猜想？根据此现象，你能做出怎样的猜想？why why？合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测1 1着火着火了！了！why why？合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测2 2根据此现象，你又能做出怎样的猜想？根据此现象，你又能做出怎样的猜想？跟跟电流电流有关有关跟跟电阻电阻有关有关跟跟时间时间有关有关返回返回合理猜测合理猜测合理猜测合理猜测返回返回实验名称：实验名称：实验方法：实验方法：实验猜想：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：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
4、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？实验验证实验验证实验验证实验验证电流通过导体产热,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转化（转化法）寻找观察电热的方法寻找观察电热的方法1、如何控制电流相同？、如何控制电流相同？让电阻串联2、如何控制电阻大小相同？、如何控制电阻大小相同？用2个相同的电阻 返返 回回探究如何控制探究如何控制 I、R、t 返返 回回演示演示电阻丝电阻丝结论：结论：实验验证实验验证实验验证实验验证1 1在电流、通电时间相同时
5、在电流、通电时间相同时，阻值阻值 大大 的电阻产生的热量多。的电阻产生的热量多。探究一：电热多少与电阻大小的关系探究一：电热多少与电阻大小的关系演示演示电阻丝电阻丝结论：结论：返回返回实验验证实验验证实验验证实验验证2 2探究二：电热多少与电流大小的关系探究二：电热多少与电流大小的关系在电阻、通电时间相同时在电阻、通电时间相同时，电流大电流大 的电阻产生的热量多。的电阻产生的热量多。演示演示电阻丝电阻丝结论：结论：实验验证实验验证实验验证实验验证3 3探究三：电热多少与通电时间的关系探究三：电热多少与通电时间的关系在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间长通电时间长 的电阻产生的热量多。
6、的电阻产生的热量多。焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通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，人们把功和能的单位定为焦耳。焦焦 耳耳2023/4/71.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
7、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.得出结论得出结论提出问题提出问题提出问题提出问题电流通过电热器所产生的热量多少与电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？哪些因素有关？科学探究的过程科学探究的过程科学探究的过程科学探究的过程合理猜想合理猜想合理猜想合理猜想实验验证实验验证实验验证实验验证制定方案制定方案制定方案制定方案得出结论得出结论得出结论
8、得出结论交流讨论交流讨论交流讨论交流讨论电流通过电热器所产生热量的多少可电流通过电热器所产生热量的多少可能与能与I I、R R、T T有关。有关。控制变量法、转换法。控制变量法、转换法。猜想正确，猜想正确，Q Q与与I I、R R、T T有关有关Q=I2Rt纯电阻电路中纯电阻电路中W=Q；非纯电阻电路；非纯电阻电路WQ1 1、当、当、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，若使通过的电流增加到若使通过的电流增加到若使通过的电流增加到若使通过的电流增加到0.40.4安时，
9、在相同的时间内产生安时，在相同的时间内产生安时，在相同的时间内产生安时，在相同的时间内产生的热量为的热量为的热量为的热量为QQ2 2，那么，那么，那么，那么QQ2 2是是是是QQ1 1的的的的()A A、2 2倍倍倍倍 B B、4 4倍倍倍倍 C C、0.250.25倍倍倍倍 D D、0.50.5倍倍倍倍B2 2 2 2、两个电热器的电阻之比为、两个电热器的电阻之比为、两个电热器的电阻之比为、两个电热器的电阻之比为4 4 4 43 3 3 3，通过相同的电流，通过相同的电流，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在相等的时间里产生的热量之比
10、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；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 1 1 13 3 3 3，在相等的时间，在相等的时间，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、某电热器电阻丝的电阻是、某电热器电阻丝的电阻是、某电热器电阻丝的电阻是、某电热器电阻丝的电阻是2 2欧，当欧，当欧，当欧，当1 1安的电流通过时，安的电流通过时，安的电流通过时，安的电流通过时，1 1分钟产分钟产分钟产分钟
11、产生的热量是多少焦？生的热量是多少焦？生的热量是多少焦？生的热量是多少焦？解：解：Q=I2Rt=(1A)2 2 60S=120J根根据据电电功功公公式式和和欧欧姆姆定定律律推推导导焦焦耳耳定定律律.纯电阻电路：纯电阻电路：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：非纯电阻电路：非纯电阻电路：WWQ Q (WWUIt UIt=WW其他其他其他其他QQ)焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效对只存在电流热效应的电路也可用应的电路也可用Q=W=UIt=Pt=
12、U2 t/R 来计算热量来计算热量.Q=W=UIt=I2Rt又又W=UIt若电流做的功全部用来产生热量即若电流做的功全部用来产生热量即Q=W注意：注意：返回返回交流讨论交流讨论交流讨论交流讨论【练习练习8】：某小电动机正常工作时的电某小电动机正常工作时的电压为压为12V12V，正常工作时的电流为，正常工作时的电流为2A2A，经检，经检测，该电动机的绕线电阻为测，该电动机的绕线电阻为22。求。求（1 1）该电动机正常工作）该电动机正常工作5S5S产生的热量产生的热量Q Q（2 2）该电动机的效率。）该电动机的效率。解解解解（1 1）Q=IQ=I2 2Rt=Rt=（2A2A）2 22 5S=40J （2 2）电动机电动机电动机电动机5S5S内做的电功内做的电功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：其中机械功：其中机械功：W W W W机机机机=W-Q=120J-40J=80J=W-Q=120J-40J=80J=W-Q=120J-40J=80J=W-Q=120J-40J=80J 机械效率：机械效率：机械效率：机械效率：=W=W=W=W机机机机/W=80J/120J=66.7%/W=80J/120J=66.7%/W=80J/120J=66.7%/W=80J/120J=66.7%焦耳定律焦耳定律