物理第十五章電能與電功率15.4探究焦耳定律知識梳理隨堂檢測課堂導學導學目標課后作業(yè)1/49導學目標導學目標1．知道電流熱效應及其在實際中應用與控制.2．經(jīng)過試驗探究通電導體放出熱量跟哪些原因相關.在設計試驗過程中利用控制變量法和轉換法.3．了解焦耳定律，用焦耳定律說明生活、生產(chǎn)中一些現(xiàn)象，會用焦耳定律進行簡與計算.關鍵考點：相關電熱計算，普通考查綜合題.2/491.電流經(jīng)過導體時，通電導體產(chǎn)生熱量,跟

成正比，跟

成正比，跟

成正比．2.科學家有著強烈好奇心和執(zhí)著探究精神，英國物理學家

做了大量試驗，于1840年最先準確地確定了電流產(chǎn)生熱量跟電流、電阻和通電時間關系．為了紀念他做出貢獻，人們將他名字命名為

單位．3.電流經(jīng)過導體，導體會發(fā)燒現(xiàn)象，叫做電流

效應。知識梳理電流平方導線電阻通電時間焦耳熱量熱3/49知識點1通電導體放出熱量跟哪些原因相關1.猜測與假設：通電導體放出熱量可能與導體

、導體中

和

相關2.設計試驗a．探究導體產(chǎn)生熱量跟電阻關系要探究導體產(chǎn)生熱量跟電阻關系，要控制經(jīng)過兩個電阻絲

大小相等，電流課堂導學電阻通電時間電流4/49兩個電阻絲

不相等.所以，可將兩個電阻絲

聯(lián)在電路中.同時，注意通電時間控制.b．探究導體產(chǎn)生熱量跟電流關系要探究導體產(chǎn)生熱量跟電流關系，應保持電阻值和通電時間不變，改變經(jīng)過電阻絲電流，這能夠跟電阻絲串聯(lián)一個

，經(jīng)過

來改變電路中電流.阻值課堂導學串滑動變阻器調(diào)整滑動變阻器滑片5/493.進行試驗：a.按電路圖連接電路，通電前，先記下瓶中煤油初始溫度t0；通電后，沒經(jīng)過相同時間(如1min)，就統(tǒng)計一次兩支溫度計示數(shù)，并統(tǒng)計在表一中.表一1課堂導學溫度t/oC電阻R/t0t1t2t3t4R1=

`R2=

`6/49課堂導學7/49b.保持通電時間相同，調(diào)整滑動變阻器改變經(jīng)過電阻絲電流大小，觀察R1電阻絲所在液體改變，將測量統(tǒng)計結果統(tǒng)計在表二中.表二1課堂導學溫度t/oC電阻I/At0t1t2t3t4I1=I2=I3=8/49(4)試驗結論：通電導體產(chǎn)生熱量與導體電阻、導體中電流以及通電時間成

.(選填“相關”或“無關”).相關課堂導學9/49【例1】（?綏化）利用如圖所表示電路裝置，探究“電流產(chǎn)生熱量跟什么原因相關”。接通電源，兩容器內(nèi)空氣被加熱后膨脹，使U形管液面發(fā)生改變情況，就能夠比較瓶內(nèi)電阻絲發(fā)燒多少.此裝置能夠探究電流產(chǎn)生熱量跟___________關系，一段時間后，________(選填“左”或“右”)容器內(nèi)電阻絲產(chǎn)生熱量較多.課堂導學電阻右思緒點撥:分析圖示裝置與試驗控制變量即可答題.10/49課堂導學11/49【變式拓展1】（?日照）某學習小組在老師指導下，探究電流經(jīng)過導體時產(chǎn)生熱量多少跟什么原因相關。他們用試驗器材如圖所表示，兩個透明容器中密封著等量空氣，U形管中液面最初相平，兩個密閉容器中都有一段電阻絲。課堂導學12/49（1）請你用筆畫線代替導線，把圖甲兩個容器電阻絲接到電路中。課堂導學13/49（2）試驗中經(jīng)過觀察液面高度改變來比較電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量多少，這種方法叫

。（3）接好電路，閉合開關，通電一段時間后，

（填“左”或“右”）側U形管中液面高度改變大，此試驗現(xiàn)象表明，在電流和通電時間均相同情況下，

越大，所產(chǎn)生熱量越多。轉換法課堂導學右電阻14/49（4）讓兩個密閉容器中電阻一樣大，在其中一個容器外部將一個相同阻值電阻和這個容器內(nèi)電阻并聯(lián)（如圖乙所表示）．移走圖甲中電阻，換接圖乙中電阻到電路中，重新做這個試驗。此時經(jīng)過兩容器中電阻電流不一樣，在通電時間相同情況下，觀察U形管中液面高度改變，由此得到結論是

。在電阻和時間相同情況下，電流越大，產(chǎn)生熱量越多課堂導學15/49知識點2焦耳定律1.內(nèi)容：

2.公式：Q=

，單位是：

.3.導出公式：Q=

；Q=

；Q=_______

電流流過導體時產(chǎn)生熱量，跟電流平方成正比，跟導體電阻成正比，跟通電時間成正比.這個規(guī)律叫做焦耳定律.課堂導學Q=I2RtJPtUItU2t/R16/49【例2】（?武漢）如圖所表示是探究電流經(jīng)過導體時產(chǎn)生熱量多少與哪些原因相關試驗裝置。兩個透明容器中密封著等量空氣，通電一段時間后，右側U形管中液面高度差比左側大。以下說法正確是（）課堂導學B17/49A．左側容器中電阻絲阻值比右側容器中大B．該裝置用來探究電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量跟電流大小關系C．該裝置能夠用來探究電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量跟通電時間關系D．U形管中液面高度發(fā)生改變是因為U形管中液體熱脹冷縮造成課堂導學【思緒點撥】（1）由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q與I、R及t相關，故應采取控制變量法進行分析；（2）電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量多少不能直接觀察，但液體溫度改變能夠經(jīng)過液面高度差改變來反應，這種研究方法叫轉換法。18/49【變式拓展2】（?邵陽）一根電阻絲電阻是10?，經(jīng)過2A電流時，1min內(nèi)產(chǎn)生熱量是

J。課堂導學240019/49知識點3電流熱效應應用控制（1）電流熱效應應用電熱器是利用電熱主要設備，它是利用電流熱效應來加熱設備.如：

.（2）電流熱效應控制對于不予要熱量用電器，電流熱效應是一個浪費甚至會造成危害，所以就有必要把這部分熱量散發(fā)出去.電烙鐵、電熨斗、電爐、電熱毯、電飯鍋等課堂導學20/49【例3】（?長春）以下用電器中，沒有用到電流熱效應工作是（）A．電暖氣B．電風扇C．電熨斗D．電飯鍋B課堂導學【思緒點撥】（1）電流熱效應：電流經(jīng)過導體要發(fā)燒，這叫做電流熱效應，如電燈、電爐、電烙鐵、電焊等都是利用電流熱效應例子；21/49課堂導學（2）電流化學效應：電流經(jīng)過導電液體會使液體發(fā)生化學改變，產(chǎn)生新物質(zhì)，電流這種效果叫做電流化學效應，如電解、電鍍、電離等就屬于利用電流化學效應例子；（3）電流磁效應：給繞在軟鐵心周圍導體通電，軟鐵心就產(chǎn)生磁場，這種現(xiàn)象就是電流磁效應，如電鈴、蜂鳴器、電磁揚聲器等都是利用電流磁效應制成。22/49【變式拓展3】以下情況中不屬于預防電熱危害是()A．電視機后蓋有許多孔B．電腦機箱內(nèi)有小風扇C．電動機外殼有許多散熱片D．家電長時間停用，隔一段時間應通電一次D課堂導學23/49隨堂檢測1.（?北京）以下家用電器中，將電流熱效應作為工作原理是（）A．電視機B．電熱水器C．抽油煙機D．電冰箱B24/49隨堂檢測2.某同學為探究電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量多少跟電阻關系，設計了以下電路圖，其中正確是()B25/49隨堂檢測3.電爐中電阻絲通電一段時間后變得很燙，而連接導線卻不怎么熱，主要是()A．經(jīng)過導線電流小于經(jīng)過電阻絲電流B．導線絕熱皮隔熱C．導線電阻遠小于電阻絲電阻D．導線散熱比電阻絲快C26/49隨堂檢測4.（?重慶）如圖所表示電路中，電源電壓恒為6V，R1=30Ω，只閉合開關S時，電流表示數(shù)為

A；同時閉合開關S、S1，電流表示數(shù)為0.5A，則通電1分鐘電阻R2產(chǎn)生熱量為

J。0.210827/49隨堂檢測5.如圖是“探究電流熱效應跟電阻大小關系”試驗裝置示意圖．A、B兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲，燒瓶A內(nèi)金屬絲電阻較小，燒瓶B內(nèi)金屬絲電阻較大．試驗中應使兩瓶中盛裝煤油質(zhì)量

（選填“相等”或“不相等”）．當開關閉合后，

（選填“A”或“B”）瓶中溫度計示數(shù)上升較快相等B28/49隨堂檢測6.在做“電流經(jīng)過導體時產(chǎn)生熱量與什么原因相關”試驗時，小于采取了如圖甲所表示試驗裝置．兩個透明容器中密閉了等量空氣，U型管中液面改變反應了密閉空氣溫度改變29/49隨堂檢測（1）若通電時間相同，發(fā)覺B玻璃管內(nèi)液面上升較高，這表明：在電流和通電時間相同情況下，導體

越大，產(chǎn)生熱量越多．（2）小剛采取了如圖乙所表示試驗裝置，通電相同時間，發(fā)覺A玻璃管液面上升較高，這表明：在電阻和通電時間相同情況下，經(jīng)過導體

越大，產(chǎn)生熱量越多（3）該試驗中用到研究物理問題方法是

法和轉換法．電阻電流控制變量30/497.如圖所表示，電源電壓12V，R1=10Ω，R3=50Ω．(1)只閉合開關S2，1min內(nèi)R3產(chǎn)生熱量是多少？(2)只閉合開關S3，R1功率是1.6W，R2阻值是多少？(3)同時閉合開關S1、S2、S3，電流表示數(shù)是多少？隨堂檢測31/49隨堂檢測32/49隨堂檢測33/49課后作業(yè)一、選擇題1.（?大連）以下辦法中，屬于利用電流熱效應是（）A．電視機后蓋有很多孔B．電飯鍋發(fā)燒板裝在底部C．與空調(diào)器相連導線很粗D．電腦主機中安裝微型風扇A34/49課后作業(yè)2.為測量某電熱杯電功率，小明同學把家中其余用電器均從電源上斷開，只將該電熱杯接入電路，觀察電能表，發(fā)覺在1min內(nèi)電能表轉盤轉動15圈．電能表部分技術參數(shù)如表，該電熱杯電功率是（）

A．300WB．30WC．150WD．200WA電壓220V電流規(guī)格10（20）A電流頻率50Hz每千瓦時轉數(shù)3000revs/（kW?h）35/49課后作業(yè)3.（?株洲）一臺電風扇通電后電流I隨時間t改變圖象如圖所表示，電流穩(wěn)定后正常工作，設它正常工作一段時間線圈產(chǎn)生熱量為Q1．后因機械故障葉片停頓了轉動，仍通電相同時間，線圈產(chǎn)生熱量為Q2．忽略溫度對電阻影響，則（）A．Q1=Q2

B．Q1＞Q2

C．Q1＜Q2

D．條件不足，無法比較Q1和Q2大小C36/49課后作業(yè)4.以下用電器均標有“220V，100W”，在額定電壓下工作相同時間產(chǎn)生熱量最多是()A．電熱水袋B．電視機C．電風扇D．白熾燈A37/49課后作業(yè)5.關于“12V4W”小燈泡L1，和“9V3W”小燈泡L2，以下說法正確是()A.L1和L2正常工作時電阻一樣大B.L1和L2串聯(lián)在一起使用時，兩燈消耗功率一樣多C.L1和L2并聯(lián)在一起使用時，兩燈消耗功率一樣多D.L2串聯(lián)一個9Ω電阻接在12V電路中，也能正常發(fā)光D38/49課后作業(yè)6.（?武漢）如圖所表示是探究電流經(jīng)過導體時產(chǎn)生熱量多少與哪些原因相關試驗裝置。兩個透明容器中密封著等量空氣，通電一段時間后，右側U形管中液面高度差比左側大。以下說法正確是（）A．左側容器中電阻絲阻值比右側容器中大B．該裝置用來探究電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量跟電流大小關系C．該裝置能夠用來探究電流經(jīng)過導體產(chǎn)生熱量跟通電時間關系D．U形管中液面高度發(fā)生改變是因為U形管中液體熱脹冷縮造成C39/49課后作業(yè)二、填空題7.（?廣元）1820年，丹麥物理學家

在課堂上做試驗時發(fā)覺了電流磁效應，電流也含有熱效應，20年后1840年，英國物理學家焦耳最先準確地確定了電流產(chǎn)生熱量跟電流、電阻和

關系，家用電風扇工作時，電動機同時也要發(fā)燒，一臺標明“220V44W”電風扇正常工作10分鐘，電流產(chǎn)生熱量為

J（已知電動機線圈電阻為2Ω）。奧斯特通電時間4840/49課后作業(yè)8.有一電熱絲其電阻為2Ω，正常工作時經(jīng)過電流為5A，該電熱絲正常工作5min產(chǎn)生熱量為

J．正常工作時電功率

W．9.電熱毯是冬季北方慣用取暖設備，它是利用

來工作．而計算機內(nèi)都裝有小風扇，它工作時把熱空氣驅(qū)走，這是為了

．1500050電流熱效應散熱41/49課后作業(yè)10.如圖是兩定值電阻RA和RB中電流與其兩端電壓關系，若將兩電阻并聯(lián)在電壓為2V電路中，干路上電流為

A，通電相同時間，RA、RB產(chǎn)生熱量之比QA：QB=

．0.62：142/49課后作業(yè)11.小王家電能表上標有“220V20A”字樣，他家原有用電器總功率是1800W，最近新買了一臺額定功率為2200W電熱水器，電熱水器正常工作1分鐘將會產(chǎn)生

J熱量．將該電熱水器接入家庭電路后，他家全部用電器

同時使用（選擇“能”或“不能”）．

1.32×105能43/49課后作業(yè)三、試驗題12.在探究影響電流熱效應原因活動中，小明用電阻分別為R1和R2（R1＜R2）兩段電阻絲，研究電流大小、電阻和時間對產(chǎn)生熱量影響．（1）試驗中應將這兩段電阻絲分別浸沒在

和初溫都相同兩瓶煤油中．（2）試驗中經(jīng)過

來比較電阻絲產(chǎn)生熱量多少．質(zhì)量液體溫度改變44/49課后作業(yè)（3）如圖所表示，將兩段電阻絲串聯(lián)后接入電路，這是探究

對產(chǎn)生熱量影響．工作一段時間后，

（A/B）瓶中溫度計示數(shù)高．（4）研究電流大小對產(chǎn)生熱量影響時，小明將R1和R2并聯(lián)后接入電路，工作相同時間．此過程中，經(jīng)過電流大電阻是