焦耳定理教学课件.ppt

1、初三物理课件,焦耳定律,第七章 第一节,新课引入,灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？用手触摸电线却感觉不到热，这是为什么？,提出问题：,电流产生的热量跟哪些因素有关呢？,猜想：,通电时间,电流的大小,导体电阻的大小,实验方法：,实验目的:,研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关,实验原理:,当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升.电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量.,实验探究,控制变量法,实验探究,现象：电阻较大的这边的空气柱上升较高,说明：电流相同，通电时间相

2、同时，电阻越大，电流所产生的热量越多,现象：电流较大的这边的空气柱上升较高。,说明：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流所产生的热量越多。,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。,焦耳定律,1、内容：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。,2、公式：QI2Rt,注意：1、公式中的Q、I、R、t各物理量针对 的是同一段导体而言的； 2、Q是I的二次方成正比； 3、计算时各物理量的单位：I 安， R欧，t秒，Q焦。,3、焦耳定律理论推导： 因为 W=Q 且 W=UIt U=IR 所以 Q=W=UIt=(IR

3、)It=I Rt 4、焦耳定律公式扩展： Q=W=Pt=UIt = (只适用于纯电阻电路),2,U,2,R,t,5、Q=I2Rt与W=IUt的区别,在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。,把电能只转化为热能,在非纯电阻电路中， W=IUt 公式求得的是 总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中 部分转发为热能的能量,即：,WQ,焦耳在1818年12月24日生于英国曼彻 斯特，他的父亲是一个酿酒厂主.焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。青年时期，在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿.道尔顿给予了焦耳热情的教导.焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，这些知识为焦耳后

4、来的研究奠定了理论基础.1840年，焦耳把环形线圈放入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻时的水温.通过这一实验，他发现：导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比.四年之后，俄国物理学家楞次公布了他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性.因此，该定律称为焦耳楞次定律.焦耳活到了七十一岁.1889年10月11日，焦耳在索福特逝世.后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳.,典型例题解析,【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎 么热，这是为什么?,电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是

5、相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多.,【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈 的电阻为2 ，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为_J.,3800,200,例题3 一根60的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？,分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再用焦尔定律公式计算电流产生的热量。,U,R,U,R,U,R,典型例题解析,【例4】在如图9-3-1所示

6、的电路的方框内有一种发热装置，它是由三段阻 值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路与方框外的电路相连接.当开关S掷到A点时 为高温，掷到B点时为低温(电源电压不变)，且在相同时间内，高温时产生的热量是低 温时产生的热量的2倍，试在方框内画出它的电路图.,图9-3-1,答案,典型例题解析,1.电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体 的_成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳 定律，数字 表达式是_. 2.电热器是利用电流的_效应制成的，它的主要部件是 _.电流流过电热器所做的功全部用来产生_. 3.有两根金属电阻丝，电阻分别为5和15，将它们串联后 接在一个电源两端，它们的电 压之比为_，在相

7、同的时间 内产生的热量之比为_； 如果将它们并联同一电源两极间 ，通过它们的电流之比为_，在相等的 时间内产生的热量 之比为_.,电流的平方,电阻,通电的时间,Q=I2Rt,热,发热体,热量,13,13,31,31,当堂检测,4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别加上相同的电压，那么下列说法 中正确的是( ) A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少 D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少 5.一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在1s内产生的热量

8、是2J，要让该电阻(其电阻大 小恒定不变)产生8J的热量，可采用的办法是( ) A.使电源电压变为10V，通电时间仍为1S B.使电源电压仍为5V，通电时间变为2S C.使电源电压变为20V，通电时间变为 S D.使电源电压变为10V，通电时间变为2S,C,A,课时训练,6.研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根 电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电 路一段时间，比较甲、乙两瓶中的煤油哪个上升得高，这一步是在什么情况下研究热量跟哪 个物理量的关系?( ) A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系

9、B.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系 C.是在电流相同但电阻不同的情况下，研究热量跟通电时间的关系 D.是在电流和通电时间相同的情况下，研究热量跟电阻的关系,D,图9-3-4,课时训练,图9-3-4,课时训练,7.如图9-3-5所示，a、b相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别 为R1和R2，且R1R2，则闭分开关S后，a、b容器中水温上 升较快的是( ) A. a容器中的水 B. b容器中的水 C. a、b容器中的水温上升的快慢一样 D.无法判断,B,图9-3-5,8、有一个电阻值可任意选取电源，有若干根电阻相同的电阻丝，现将1根电阻丝接在电压为U的电源上，1m

10、in内电阻丝产生的热量为Q现想要使电阻丝产生的热量为3Q，可采取什么方法？（至少写出二种）,9、把两个阻值为R16，R29的电阻串联在电路中，通电相同时间时，R1，R2上产生的热量之比Q1Q2 ，若并联在电路中，通电相同时间， R1，R2上产生的热量之比Q1Q2 ，,提示：从时间上考虑；从电阻上考虑；从电压上考虑。,2:3,3:2,电热器：利用电流的热效应制成的加热设备,1、电热器的主要组成部分：发热体,2、发热体一般由电阻率大、熔点高的金属丝绕在绝缘材料上做成的。,3、电热器的优点：清洁、无污染、热效率高且便于控制和调节。,课后作业,1.某同学自制了一个“电热驱蚊器”，它的发热元件是一个阻值为1.0104的电阻. 将这个电热驱蚊器接在电源的两端，当电源两端电压为220V时，1min内产生的热量的_J. 2.一个标有“220V，500W”字样的电加热器(俗称“热得快”)，正常工作20分钟产生的