6.3焦耳定律修改后.ppt

2/22/2023 6.36.3 焦耳定律 2/22/2023 2/22/2023 感受生活 电流的热效应 电流流过导体时，导体就要发热，这种现象叫做电流的热效应。思考？产生的热量与哪些因素有关呢?2/22/2023 提出问题提出问题 电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？科学探究的过程科学探究的过程 猜想依据猜想依据 合理猜测合理猜测 实验验证实验验证 制定计划制定计划 得出结论得出结论 交流讨论交流讨论 2/22/2023 烫手烫手 不烫手不烫手 why why？合理猜测合理猜测 现象：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？根据此现象，你能提出什么问题？why why？2/22/2023 着火着火了！了！why why？合理猜测合理猜测 2/22/2023 探究实验：探究实验：实验方法：实验方法：实验目的：实验目的：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。设计实验：设计实验：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I相同？3、如何控制电阻R的大小不变？4、如何控制通电时间t控制。控制变量法 探究电流的热效应跟哪些因素有关？制定计划制定计划 2/22/2023 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？既看不见也摸不着的科学量 既看得见也能测量的科学量 转化转化 转化转化 让电流产生的热量被气体吸收，通过观察气体的热膨胀（观察玻璃管内的水柱升降或者温度计示数大小）来测量。观察电热的方法：观察电热的方法：（转化法）2/22/2023 观察电热的方法：观察电热的方法：方法二方法二 电热丝发热，电热丝发热，点燃火柴点燃火柴 方法三方法三 电热丝发热使电热丝发热使 煤油升温而膨胀煤油升温而膨胀（转化法）（转化法）2/22/2023 控制 I、R、t 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 2/22/2023 演示 电阻丝电阻丝 1R2R结论：结论：在电流、通电时间相同时在电流、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：产热多少与电阻大小的关系探究一：产热多少与电阻大小的关系 实验验证实验验证 R1R2 2/22/2023 演示 电阻丝电阻丝 RR结论：结论：在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间 长长 的产的产生的热量多。生的热量多。探究二：电热多少与通电时间的关系探究二：电热多少与通电时间的关系 实验验证实验验证 2/22/2023 演示 电阻丝电阻丝 RRR结论：结论：在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时，电流越，电流越 大大 的产生的热量多。的产生的热量多。探究三：产热多少与电流大小的关系探究三：产热多少与电流大小的关系 返回返回 实验验证实验验证 2/22/2023 进一步的研究表明产生电流通过导体产进一步的研究表明产生电流通过导体产生的热量与生的热量与电流的平方电流的平方成正比，跟成正比，跟导体导体的电阻的电阻成正比，跟成正比，跟通电时间通电时间成正比。成正比。这个规律叫做这个规律叫做焦耳定律焦耳定律。实验分析实验分析 2/22/2023 1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.2.公式：QQ =I I2 2RtRt 3.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 2/22/2023 根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.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：WWQ Q (WWUIt UIt=WW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 Q=W W=UIt UIt=Pt Pt=UU2 2 t/Rt/R 来计算热量来计算热量.QQ =W W=UItUIt =I I2 2RtRt 又又WW =UItUIt 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=WQ=W 注意：注意：返回返回 得出结论得出结论 2/22/2023 利用如图所示的装置探利用如图所示的装置探 究“导体产生的热量与电阻大小的关系”究“导体产生的热量与电阻大小的关系”两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧 瓶瓶A中的金属丝电阻比较小，中的金属丝电阻比较小，烧瓶烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻中的金属丝是镍铬合金丝，电阻 比较大两瓶煤油中温度计可以显示比较大两瓶煤油中温度计可以显示 煤油的温度煤油的温度（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质量量 （2）实验中，发现烧瓶）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快这表明：中温度计的示数升高的快这表明：在在 和通电时间相同的情况下，导体的电阻越和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 ，电流产，电流产 生的热量越生的热量越 。B A 电热的影响因素电热的影响因素 相等相等 电流电流 大大 多多 2/22/2023 R R 研究电热与研究电热与I的关系，那么就要控制的关系，那么就要控制 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的 电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？。最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明 在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 ，电流产生的，电流产生的 热量越热量越 。R R 电阻电阻 移动滑动变阻器的滑片移动滑动变阻器的滑片 大大 多多 2/22/2023 1 1、为什么选用煤油，而没有用水？（、为什么选用煤油，而没有用水？（）实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？3、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流？保持相同的电流？2、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的？表明的？A因为煤油有颜色便于观察因为煤油有颜色便于观察 B因为煤油有比较大的热值因为煤油有比较大的热值 C因为煤油有比较小的密度因为煤油有比较小的密度 D因为煤油有比较小的比热容因为煤油有比较小的比热容 D 2/22/2023 前面两个现象的解释前面两个现象的解释 1 第一个为什么第一个为什么 灯泡和导线是灯泡和导线是串串联联，通电时间和电流相同，通电时间和电流相同，灯泡的电阻比导线的电灯泡的电阻比导线的电阻大，产生的热量多。阻大，产生的热量多。第二个为什么第二个为什么 干路的电流等于各个干路的电流等于各个支路的电流之和。导支路的电流之和。导体电阻、通电时间相体电阻、通电时间相同电流越大，产生的同电流越大，产生的热量越多。热量越多。2 烫烫手手 不烫不烫手手 交流讨论交流讨论 2/22/2023 常见的电热的应用 电炉电炉 电热毯电热毯 热热得得快快 电热水壶电热水壶 电暖气电暖气 电熨斗电熨斗 2/22/2023 电热的应用 1.电热器:利用电流做功将 能转换为 能的装置.2.电热器的原理:利用电流的 制成的加热设备。电热器主要组成部分是 。它是由电阻 率 。熔点 的合金丝制成的加热设备。电 内 热效应 发热体 大 高 2/22/2023 电流热效应的利用 制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）制白炽灯 制保险丝（要求保险丝材料电阻率大、熔点低）2/22/2023 电热的预防 计算机显示器的散热孔 计算机CPU的散热风扇 2/22/2023 电热的预防 无用的电流热效应应尽量减少 导线上的热损耗应尽量减少。家用导线一般用电阻率很小的铜或者铝导线 电路板中，用铜箔或者银箔做导线，减小电阻。高压导线又都是采用升高电压减少电流的方法来减少热损耗。有些电器加装风扇或者散热片、散热孔。2/22/2023【练习练习1】：某电热器电阻丝的电阻是某电热器电阻丝的电阻是2欧，当欧，当1安的电流通过时，安的电流通过时，1分钟产生分钟产生的热量是多少焦？的热量是多少焦？解：解：Q=I2Rt=(1A)2 2 60S =120J 2/22/2023 练习二：有一台标有“220V 100W”的洗衣机，由于使用不当，造成电动机卡死，电动机的温度升高而被烧坏，从出产厂家得知，这种电动机内的线圈的阻值为2欧，问：（1）这台洗衣机正常工作时，1分钟消耗电能多少？1分内产生多少热量？（2）电动机卡死时，1分内产生多少热量？