第十七章

電流做功與電功率第3節(jié)

焦耳定律

小明的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。爸爸回來時看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機(jī)也沒打開，很高興，可是用手一摸電視機(jī)的后蓋就發(fā)現(xiàn)，小明剛看過電視。你知道他爸爸是根據(jù)什么判斷的嗎？1.認(rèn)識到電能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，了解電熱的應(yīng)用。2.通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解焦耳定律。3.會利用焦耳定律進(jìn)行簡單的計(jì)算，理解焦耳定律的內(nèi)容、公式、單位及其簡單應(yīng)用。日常生產(chǎn)、生活中會用到很多用電器，請你結(jié)合這些用電器的工作過程，尋找他們工作時的共同特點(diǎn)。電熱毯

電爐

電熱水器

熱熔膠槍

電烙鐵知識點(diǎn)一、電流的熱效應(yīng)

這些用電器工作時都要消耗_____，都會產(chǎn)生______，在這個過程中，______轉(zhuǎn)化為_____.電能熱量電能內(nèi)能【思考】請同學(xué)們觀察以下用電器的工作過程，這些用電器在工作中有哪些共同特點(diǎn)呢？點(diǎn)擊播放視頻1.電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).生活中哪些用電器也是利用電流熱效應(yīng)工作的，比一比看誰知道的多？【思考與交流】這兩個用電器也是利用電流熱效應(yīng)工作的嗎？你是如何判斷的？注意：有些用電器在工作時，電能很少一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，很大一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能之外的其他形式的能(如機(jī)械能、光能、聲能等)，如電風(fēng)扇、電冰箱、電腦、電視機(jī)、洗衣機(jī)等.

扇葉轉(zhuǎn)動電能→______能電能→______能發(fā)熱畫面電能→_____能電能→_____能發(fā)聲電能→_____能發(fā)熱機(jī)械內(nèi)光聲內(nèi)【思考】思考下列問題，提出你的猜想！1.燈泡和電線串聯(lián)在電路中，電流相同，燈泡熱得發(fā)光，電線卻不怎么熱，這是為什么？2.相同的導(dǎo)線下，如果將燈泡換成大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，甚至燒壞電線，這又是為什么？3.電熨斗，它通電的時間過長，會產(chǎn)生更多的熱量，一不小心，就會損壞衣料。這又是為什么？電阻不同電流不同時間不同猜想：電流產(chǎn)生的熱量可能與電流的大小、導(dǎo)體電阻的大小以及通電時間的長短有關(guān)。知識點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)探究：電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)控制電流I、時間t相同：研究電阻R變化→對電熱Q的影響控制電阻R、時間t相同：研究電流I變化→對電熱Q的影響控制電阻R、電流I相同：研究時間t變化→對電熱Q的影響控制變量法探究實(shí)驗(yàn)用什么物理方法？電流通過導(dǎo)體產(chǎn)熱,其中所產(chǎn)生的熱量既看不見也摸不著，如何測量呢？既看不見也摸不著的科學(xué)量既看得見也能測量的科學(xué)量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化讓電流產(chǎn)生的熱量被煤油吸收，煤油溫度升高，通過觀察溫度計(jì)內(nèi)液面的升降來比較電流產(chǎn)生熱量的多少。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)

當(dāng)電流通過電阻絲時，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的煤油溫度升高、體積膨脹，即電流做功使電能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能(W＝Q)。當(dāng)物體的內(nèi)能增加時，溫度就會升高，電流產(chǎn)生的熱量越多，溫度計(jì)管內(nèi)的液面就上升的越高，示數(shù)就越大，我們可以通過溫度計(jì)示數(shù)變化的大小來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少，從而比較電流做功的多少。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理思考：1.為什么實(shí)驗(yàn)中要用煤油？用水不行嗎？因?yàn)槊河偷谋葻崛荼人?，所以，等質(zhì)量的煤油在吸收相同的熱量時，煤油的溫度升高的比較快。2.為什么是等量的煤油，不等量行嗎？只有用等量的煤油，才能通過比較它們的溫度來討論電流產(chǎn)生的熱量。實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖探究一：電流產(chǎn)生的熱量與通電時間是否有關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)按下計(jì)時器并同時記錄溫度計(jì)的示數(shù)，保持電流大小不變。(2)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。時間t/min溫度t/℃t1=1mint2=2mint2=3mint2=4mint2=5min結(jié)論：在電阻和電流相同時，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖探究二：電流產(chǎn)生的熱量與電流大小是否有關(guān)(1)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，保持電路中的電流大小為0.2A不變，每隔1min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。(2)取質(zhì)量、初溫都與上述實(shí)驗(yàn)相同的煤油，實(shí)驗(yàn)電路也與上述實(shí)驗(yàn)相同，調(diào)節(jié)滑動變阻器，保持電路中的電流大小為0.4A不變，每隔1min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電流I=0.2A時間01234溫度電流I=0.4A時間01234溫度結(jié)論：在電阻和通電時間相同時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖探究三：電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小是否有關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)閉合開關(guān)，保持電路中的電流大小不變，每隔1min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。電阻R1=5Ω時間01234溫度電阻R2=10Ω時間01234溫度結(jié)論：在電流和通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。結(jié)論：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小、電阻大小、通電時間有關(guān)；當(dāng)電流和電阻一定時，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多。當(dāng)電阻和通電時間一定時，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多。當(dāng)電流和通電時間一定時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。Q=

I2Rt

電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時間成正比。Q的單位：JI的單位：AR的單位：Ωt的單位：s總結(jié)：熱量與電流、電阻和通電時間有關(guān)知識點(diǎn)三、焦耳定律焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英國物理學(xué)家。用近40年的時間做了400多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關(guān)系。電暖器、電鈑鍋、電爐等電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能電風(fēng)扇、電動機(jī)、電動車等電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能1．純電阻電路：Q=W

適用歐姆定律及任何公式推導(dǎo)2．非純電阻電路：W電

=W機(jī)+Q熱不適用歐姆定律只能用原始公式電功和電熱關(guān)系科學(xué)探究電流的熱效應(yīng)焦耳定律電熱與電功電熱器電流的熱效應(yīng)—電流通過導(dǎo)體時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象內(nèi)容公式：Q=I2Rt電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Q＝W，即Q＝W＝UIt＝I2Rt電能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，W

>Q1.下圖的用電器中，主要利用電流的熱效應(yīng)工作的是(

)

CA.電視機(jī)B.藍(lán)牙音箱C.電熱水壺D.空氣凈化器2.如圖所示，給電爐通電后，