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1、人教版物理九年级第18章第四节,焦耳定律,生活中的物理,你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗？,生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。,用手一摸电视机后盖,好样的,电流通过用电器,伴随有热现象产生,一、电流的热效应,电流通过导体时电能转化为内能，这个现象叫做电流的热效应。,思考一下：上图中的用电器都有发热现象，它们的热是从哪里来的呢？,给电炉通电，电驴发热；断电，电炉停止发热。可见使用电炉时，热量是由电能转化而来的。,电烙铁、电熨斗、电炉子等利用电流的热效应来工作的设备叫做电热器。电热器的主要组成部分是发热体。,发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝缠绕在绝缘材料上制成的。,电炉是我们生活中
2、常见的用电器。刚刚通电的电炉丝并不热，而过一会就烫手，但是与它相连的导线几乎不发热（电炉丝和电线中流过相同的电流）。,问题1：,为什么电炉丝热的发红，而连接的导线却几乎不发热？,这说明电流的热效应在不同的情况下是不同的。,那么，电流的热效应与哪些因素有关呢？,提出问题：,电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？,二、探究影响电流热效应的因素：,现象一：电炉丝通电能产生热。,猜想二：电阻丝产生的热量同通电时间有关。,猜想三：导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小有关。,现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。,事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。,猜想一：电阻丝产生的热量同电流
3、有关,猜想与假设,由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？,转化法,想一想 议一议,1、如何研究通电导体的电阻大小对产生热量的影响2、如何研究通电导体中电流大小对产生热量的影响3、如何研究导体的通电时间对产生热量的影响,我们应该采用的研究方法是：,控制变量法,（1）、实验目的：研究电流产生的热量与哪些因素有关,（2）实验原理：观察温度计示数（或观察煤油柱由于热膨胀在玻璃管里上升的情况），比较电流通过导体产生的热量。,（3）、观察对象：温度计示数（或煤油柱上升的高度）,（4）：探究方法：控制变量法,设计实验、验证假设,(1)研究通电导体
4、的电阻大小对产生热量的影响要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制和 不变，则可以让两个阻值不同的电阻（串联并联）后接入电路。,设计实验、验证假设,电流,通电时间,串联,请同学们阅读课本99页“演示”并看图8.4-2，了解实验装置及装置中用的器材，看一看你对该装置有什么质疑可以提出来。,1、为什么实验中要用煤油？用水不行吗？,用水也行，只不过加热时间要长些,温度变化才比较明显，才能从温度计上读出温度变化来。,2、为什么是等量的煤油，不等量行吗？,只有用等量的煤油，才能通过比较它们的温度来讨论电流产生的热量。,3、为什么要把铜丝和镍铬合金丝串联，并联不行吗？,串联是为了使通过它们的电流相等，研究
5、产生的热量跟电阻的关系，这也是控制变量法。,在烧瓶A中盛等量的煤油，温度计显示煤油的温度烧瓶中是铜丝，电阻较小，烧瓶中是镍铬合金丝，电阻较大两瓶中金属丝串联起来接到电源上通电一定时间后，比较两瓶中煤油的温度变化,与电阻的关系,探究实验1：,科学靠我们发现、探究、改进-科学永无止境,条件：,等量煤油，电流相同,时间相同,等效电路:RARB,连接实物图，并画出电路图,现象：,结论：,B瓶中电阻温度上升的多,电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。,条件：,通电时间相同，电阻相同，分别通过大小不同的电流,现象：,电流大时，温度上升多,探究实验2：,在电阻相同，通电时间相同，通电电流越大，产生
6、热越多。,结论：,与电流的关系,人教版18.4焦耳定律全课flash.swf,科学靠我们发现、探究、改进-科学永无止境,与通电时间的关系,条件：,通相同电流，电阻相同，观察不同通电时间的现象,现象：,通电时间长的温度上升的多,结论：,在电阻相同，通过电流相同，通电时间越长，产生热越多。,探究实验3：,科学靠我们发现、探究、改进-科学永无止境,结论1.在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。,结论2.在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。,结论3.在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。,实验结论,（I与t相同，R越大，Q越多
7、）,（R与t相同，I越大，Q越多）,（R与I相同，t越大，Q越多）,焦耳定律,Q=I R t,热量 电流 电阻 时间,J A S,公式：,意义：,单位：,电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。,焦耳(18181889),科学靠我们发现、探究、改进-科学永无止境,三、焦耳定律：,英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。,某导体的电阻是2，通过2A的电流时，10s产生多少热量？,解：,电流产生的热量为：,Q=I2Rt,已知：,答：电流产生的热量为80J。,考考你：,求：,=80J,I
8、=2A R=2 t=10s,Q,=(2A)2 2 10s,2、一根60的电阻丝接在36V的电源上,在5min内共产生多少热量？,解：,通过电阻丝的电流为：,=0.6A,电流产生的热量为：,Q=I2Rt,知识拓展,=6480J,=(0.6)260560J,焦耳定律的理论推导,电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。,即:Q=W=Pt=UIt=IR It=I2Rt,考考你：,电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？,原因：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。,思考:电流通过电炉时的发热状
9、况与通过电风扇时的一样吗?,电流产生热量的其他表达式,Q=W=Pt=UIt=U t=t,只适用于只有电阻的电路,(电能全部转化为内能)的情况。,【例题】：一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒钟，求：1）消耗的电能W。2）产生的热量Q。,解：1）WUIt 380101J 3800J,已知：电动机 U=380V I=10A R=2 t=1s求：（1）W（2）Q,2）QI2Rt 10 10 2 1J 200J,电功和电热的关系（W 和 Q 的关系）,在电热器电路(只有电阻的电路)中：（电能几乎全部转化为内能）,W=Q（W=UI
10、t）=（Q=I2Rt）,在其他电路中：（如电流通过电动机做功时，大部分电能转化为机械能）,W Q（W=UIt）（Q=I2Rt）,三、电热的利用和防止,1、电热的利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等。,2、电热的防止：电视机后盖的散热窗、电脑主机里面的小电风扇等等。,如：电熨斗、电烙铁、电炉等,电热器:主要部分发热体工作原理：电流热效应,用电来加热的设备,电视机加散热窗计算机、电动机等还要加风扇,利用：,防止：,1.电流的热效应是电流通过导体时_转化成_的现象。电热器是利用电流的_制成的加热设备。,电能,内能,2.“在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持 _、_一定，用_改变
11、电阻丝的电流。,3.一根100的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是_W 通电1min时产生的热量是_J。,4.电阻R1、R2串联在电路中，R1=4，R2=6，则P1:P2=_。Q1:Q2=_。,热效应,电阻,时间,滑动变阻器,400,24000,2:3,2:3,整合训练,2、标有“220V 800W”的电炉，接在220V的电源上后，通过电炉的电流为多少？通电1小时，电炉上有多少J的电能转化为热？,解：由P=UI得 I=PU=800W 220V=3.6A,Q=Pt=800W3600s=2.88106J,1h=3600s,答：通过电炉的电流为3.6A,通电1小时，电炉上有2.88106J的电能转化为热,3、有A、B两根电阻丝，电阻分别为RA=3，RB=2，并联后接入电压为6V的电源上，这两根电阻丝上产生热时的总功率为多少？,解法一：R总=RARB RA+RB=323+2=1.2 P=U2R=(6V)2 1.2=30J 答：这两根电阻丝上产生热时的总功率为30J。,
