焦耳定律公开课课件ppt.ppt

第十八章电功和电功率第四节焦耳定律 复习回顾 1 电流做功的过程的本质是过程 2 说出你知道的计算电功的公式 3 对下面的用电器进行分类 A 日光灯B 暖手宝C 手电筒D 洗衣机E 可充电玩具小汽车F 电扇G 电饭煲H 电视机I 取暖器J 电吹风K 饮水机 第一类 第二类 第三类 电能转化为其它形式能量的 W Pt UIt U2 Rt I2Rt 家中常用的电热器 看一看 热得快 电暖气 电熨斗 电热毯 想一想 定义 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 电流的热效应是电流的基本效应 1 电流流过导体时 导体产生的热量的多少与哪些因素有关呢 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 你能做出怎样的猜想 why 合理猜测1 why 合理猜测2 根据此现象 你又能做出怎样的猜想 跟电流有关 跟电阻有关 跟时间有关 合理猜测 实验名称 实验方法 实验猜想 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 实验设计 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 通电时间t比较好控制 控制变量法 探究电流产生的热量跟哪些因素有关 制定方案 1 如何控制电流相同 让电阻串联 2 如何控制电阻大小相同 用2个相同的电阻 返回 探究如何控制I R t 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 产生的热量既看不见也摸不着的科学量 既液面的高度变化看得见也能测量的科学量 转化 转化 转化法 寻找观察电热的方法 电阻丝 结论 实验验证1 探究一 电热多少与电阻大小的关系 电阻丝 结论 实验验证2 探究二 电热多少与通电时间的关系 电阻丝 结论 实验验证3 探究三 电热多少与电流大小的关系 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 Q I2Rt 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 焦耳 JamesPrescottJoule 1818 1889 英国物理学家 用近40年的时间做了400多次实验 研究热和功的关系 通过大量的实验 于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流 电阻和通电时间的关系 焦耳逝世后 为了纪念焦耳 人们把功和能的单位定为焦耳 焦耳 电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关 演示实验 实验装置 实验1 研究电热与电阻关系 在电流相同 通电时间相同的情况下 电阻越大 这个电阻产生的热量越多 实验2 研究电热与电流关系 在电阻相同 通电时间相同的情况下 通过一个电阻的电流越大 这个电阻产生的热量越多 2020 3 18 19 可编辑 根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律 纯电阻电路 W Q Pt UIt U2 Rt I2Rt 非纯电阻电路 W Q W UIt W其他 Q 焦耳定律适用于任何用电器的热量计算 对只存在电流热效应的电路也可用Q W UIt Pt U2t R来计算热量 Q W UIt I2Rt 又 W UIt 若电流做的功全部用来产生热量即Q W 注意 交流讨论 1 当0 2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1 若使通过的电流增加到0 4安时 在相同的时间内产生的热量为Q2 那么Q2是Q1的 A 2倍B 4倍C 0 25倍D 0 5倍 B 2 两个电热器的电阻之比为4 3 通过相同的电流 在相等的时间里产生的热量之比为 若两个电热器的电阻相同 通过的电流强度为1 3 在相等的时间里产生的热量之比为 4 3 1 9 3 某电热器电阻丝的电阻是2欧 当1安的电流通过时 1分钟产生的热量是多少焦 解 Q I2Rt 1A 2 2 60S 120J 制电热器 要求电热丝材料电阻率大 熔点高 制白炽灯 电流热效应的利用和预防 常见的电热的应用 电炉 电热毯 热得快 电热水壶 电暖气 电熨斗 电热的预防 计算机显示器的散热孔 计算机CPU的散热风扇 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 科学探究的过程 合理猜想 实验验证 制定方案 得出结论 交流讨论 电流通过电热器所产生热量的多少可能与I R T有关 控制变量法 转换法 猜想正确 Q与I R T有关 Q I2Rt 纯电阻电路中W Q 非纯电阻电路W Q 1 2 3 焦耳定律 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 公式 Q I2Rt 纯电阻电路 W Q Pt UIt U2 Rt I2Rt 非纯电阻电路 W Q W UIt W其他 Q 电热的好处是可以制作各种电热器 坏处是浪费不必要的电能甚至可能引发火灾 1 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 两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝 烧瓶A中的金属丝电阻比较小 烧瓶B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量 2 实验中 发现烧瓶B中温度计的示数升高的快 这表明 在和通电时间相同的情况下 导体的电阻越 电流产生的热量越 相等 电流 大 多 R R 2 研究电热与电流的关系 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 电流产生的热量越 R R 电阻 移动滑动变阻器的滑片 大 多 1 为什么选用煤油 而没有用水 3 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表明的 A 因为煤油有颜色便于观察B 因为煤油有比较大的热值C 因为煤油是绝缘体 可以增强实验的安全性D 因为煤油有比较小的比热容 C D 4 电热器 利用电流做功将能转换为能的装置 5 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 练习6 下面各种用电器的额定功率均为100W 当它们都正常工作时 单位时间内电流产生热量和做的电功说法正确的是 1 电扇2 灯泡 3 电饭煲4 电脑 因为功率相同 所以产生热量和所做的电功都相等 电饭煲产生的热量最多 做的电功都相等 电饭煲产生的热量最多 做的电功也最多 电饭煲和灯泡产生的热量和所做电功一样多 B 练习7 为了研究温度对种子发芽的影响 课外活动小组要做一只电烘箱 要求在10min内产生6 104J的热量 接用的是家庭电路 请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少 解 因为是纯电阻电路 所以Q W I2Rt U2 R t即 R U2 Q t 220V 2 6 104J 10 60S 484 练习8 某小电动机正常工作时的电压为12V 正常工作时的电流为2A 经检测 该电动机的绕线电阻为2 求 1 该电动机正常工作5S产生的热量Q 2 该电动机的效率 解 1 Q I2Rt 2A 2 2 5S 40J 2 电动机5S内做的电功W UIt 12V 2A 5S 120J其中机械功 W机 W Q 120J 40J 80J机械效率 W机 W 80J 120J 66 7 练习8 某电动机标有 6V1A 字样 能在10S内将质量为1Kg的砝码提升4 8米 求 1 该电动机的效率 2 电动机的电阻R 2 因为电动机是非纯电阻电路 所以Q W 20 6V 1A 10s 20 12JR Q I2t I2J 1A 2 10S 1 2 解 1 W机 W电 Gh UIt 1Kg 10N kg 4 8m 6V 1A 10s 80 小知识 勿将空调靠近窗帘 祝大家学习进步再见 如图是一个电热毯的简化