初三物理焦耳定理教学课件

1、初三物理课件 焦耳定律焦耳定律 第18章 第四节 新课引入 灯泡发光一段时间后，灯泡发光一段时间后， 用手触摸灯泡，有什么用手触摸灯泡，有什么 感觉？用手触摸电线却感觉？用手触摸电线却 感觉不到热，这是为什感觉不到热，这是为什 么？么？ 提出问提出问题：题： 电流产生的热量跟哪些因素有关呢？电流产生的热量跟哪些因素有关呢？ 猜想： 通电时间通电时间 电流的大小电流的大小 导体电阻的大小导体电阻的大小 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跟研究电流通过导体产生的热量跟 哪些因素有关哪些因素有关 实验原理实验原理: : 当电流通过电阻丝时，电流产生的热当电流通过

2、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胀，导管里面原来一样高的液柱就会 逐渐上升逐渐上升. .电流产生的热量越多，液电流产生的热量越多，液 面就会上升得越高面就会上升得越高. .我们可以通过管我们可以通过管 中液面上升的高度比较电流产生的热中液面上升的高度比较电流产生的热 量量. . 实验探究实验探究 控制变量法控制变量法 实验探究实验探究 现象现象：电阻较大的这边的空气柱上升较高：电阻较大的这边的空气柱上升较高 说明说明：电流相同，通电时间相同时，电阻越大，电流：电流相同，通电时间相同时，电阻越大，电流 所产

3、生的热量越多所产生的热量越多 现象现象：电流较大的这边的空气柱上升较高。：电流较大的这边的空气柱上升较高。 说明说明：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流：电阻相同，时间相同时，电流越大，电流 所产生的热量越多。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

4、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)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与与W=IUt的区别的区别 W=IUt 公式求得的是公式求得的是 总消耗的电能；总消耗的电能； Q=I2Rt 公式求得的是在总电能中公式求得的是在总电能中 部分转发为热能的能量部分转发为热能的能量 W Q 焦耳在焦耳在18181818年年1212月月2424日生于英国曼彻日生于英国曼彻 斯特，他的父亲是一个酿酒厂主斯特，他的父亲是一个酿酒厂主. .焦耳自幼焦耳

5、自幼 跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教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了著名的化学家道尔顿. .道尔顿给予了焦耳道尔顿给予了焦耳 热情的教导热情的教导. .焦耳向他虚心的学习了数学、焦耳向他虚心的学习了数学、 哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠哲学和化学，这些知识为焦耳后来的研究奠 定了理论基础定了理论基础.1840.1840年，焦耳把环形线圈放年，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入装水的试管内，测量不同电流强度和电阻 时的水温时的水温. .通过这一实验，

6、他发现：导体在一定时间内放出通过这一实验，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步验证了焦耳关于电流热效应之结论的正确性. .因此，该定因此，该定 律称为焦耳律称为焦耳楞次定律楞次定律. .焦耳活到了七十一岁焦耳活到了七十一岁.1889.1889年年1010月月1111 日，焦耳在索福特逝世日，焦耳在索福特逝世. .后人为了纪念焦耳，把功和能的单后人为

7、了纪念焦耳，把功和能的单 位定为焦耳位定为焦耳. . 典型例题解析典型例题解析 【例【例1】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着】用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着 铜导线却不怎铜导线却不怎 么热，这是为什么么热，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，时间也是相同的，根据焦耳定律过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt 可知，当两导体中电流和通电时可知，当两导体中电流和通电时 间均相同时，电流产生的热间均相同时，电流产生的热 量与导体的电阻成正比量与导体的电阻成正

8、比.由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的 电电 阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多. 【例【例2】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为】一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈，线圈 的电阻为的电阻为2 ，通过线圈的电流为，通过线圈的电流为10A.这台电动机正常工作时，这台电动机正常工作时， 一秒钟消耗的电能为一秒钟消耗的电能为_J，产生的热量为，产生的热量为_J.3800200 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，

9、 再用焦尔定律公式计算电流产生的热量。 U R 解： I 36V 60 0.6A Q=I 2 Rt=(0.6) 2 60300J=6480J U R 解： I 36V 60 0.6A U R 解： I 36V 60 0.6A 解： I 36V 60 0.6A 典型例题解析典型例题解析 【例【例4】在如图】在如图9-3-1所示的电路的方框内有一种发热装置，所示的电路的方框内有一种发热装置， 它是由三段阻它是由三段阻 值相同的电热丝组成，这个发热装置的电路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与方框外的电路相连接.当开关当开关S掷到掷到A点时点时 为高温，掷到为高温，掷到B

10、点时为低温点时为低温(电源电压不变电源电压不变)，且在相同时间内，高温时产生，且在相同时间内，高温时产生 的热量是低的热量是低 温时产生的热量的温时产生的热量的2倍，试在方框内画出它的电倍，试在方框内画出它的电 路图路图. 图图9-3-1 答案答案 典型例题解析典型例题解析 1.电流通过导体时产生的热量跟电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体成正比，跟导体 的的_成正比，跟成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳成正比，这个规律叫做焦耳 定律，数字定律，数字 表达式是表达式是_. 2.电热器是利用电流的电热器是利用电流的_效应制成的，它的主要部件是效应制成的，它的主要部件是 _.电流流过电热器

11、所做的功全部用来产生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，电阻分别为有两根金属电阻丝，电阻分别为5和和15，将它们串联后，将它们串联后 接在一个电源两端，它们的电接在一个电源两端，它们的电 压之比为压之比为_，在相同的时间，在相同的时间 内产生的热量之比为内产生的热量之比为_； 如果将它们并联同一电源两极间如果将它们并联同一电源两极间 ，通过它们的电流之比为，通过它们的电流之比为_，在相等的，在相等的 时间内产生的热量时间内产生的热量 之比为之比为_. 电流的平方电流的平方 电阻电阻通电的时间通电的时间 Q=I2Rt 热热 发热体发热体 热量热量 1 3 1 3 3 1

12、 3 1 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，那么下列说法加上相同的电压，那么下列说法 中正确的是中正确的是( ) 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短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内

13、产生的热量较少 5.一根电阻丝接在电压一根电阻丝接在电压U=5V的电源上，在的电源上，在1s内产生的热内产生的热 量是量是2J，要让该电阻，要让该电阻(其电阻大其电阻大 小恒定不变小恒定不变)产生产生8J的热量，的热量， 可采用的办法是可采用的办法是( ) A.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间仍为，通电时间仍为1S B.使电源电压仍为使电源电压仍为5V，通电时间变为，通电时间变为2S C.使电源电压变为使电源电压变为20V，通电时间变为，通电时间变为 S D.使电源电压变为使电源电压变为10V，通电时间变为，通电时间变为2S C A 2 1 课时训练课时训练 6.研究焦耳定律的实验

14、装置如图研究焦耳定律的实验装置如图9-3-4所示，在两个相同的烧所示，在两个相同的烧 瓶中装满煤油，瓶中各放一根瓶中装满煤油，瓶中各放一根 电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值电阻丝，甲瓶中电阻丝的阻值 比乙瓶中的电阻大比乙瓶中的电阻大.实验分三步进行，其中第一步为：接通电实验分三步进行，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步是在什么情况下研究热量跟哪 个物理量的关系个物理量的关系?( ) A.是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系是在通电时间相同的情况下，研究热量跟电流的关系

15、 B.是在电流相同的情况下，研究热量跟通电时间的关系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 系系 D 图图9-3-4 课时训练课时训练 图图9-3-4 课时训练课时训练 7.如图如图9-3-5所示，所示，a、b相同容器中分别装有相同质量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的水，水中的电阻丝的阻值分别 为为R1和和R2，且，且R1 R2，则闭分开

16、关，则闭分开关S后，后，a、b容器中水温上容器中水温上 升较快的是升较快的是 ( ) A. a容器中的水容器中的水 B. b容器中的水容器中的水 C. a、b容器中的水温上升的快慢一样容器中的水温上升的快慢一样 D.无法判断无法判断 B 图图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，1min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Q1 Q2 ，若并联在电路中，通电相同时间， R1，

17、R2上产生的热量之比Q1 Q2 ， 提示：从时间上考虑；从电阻上考虑； 从电压上考虑。 2:3 3:2 电热器电热器：利用利用电流的热效应电流的热效应制成的加热制成的加热 设备设备 1、电热器的主要组成部分、电热器的主要组成部分：发热体发热体 2、发热体、发热体一般由一般由电阻率大电阻率大、熔点高熔点高的的金属金属 丝丝绕在绝缘材料上做成的。绕在绝缘材料上做成的。 3、电热器的优点、电热器的优点：清洁清洁、无污染无污染、热效热效 率高率高且且便于控制和调节便于控制和调节。 课后作业课后作业 1.某同学自制了一个某同学自制了一个“电热驱蚊器电热驱蚊器”，它的发热元件是一，它的发热元件是一 个阻值为个阻值为1.0104的电阻的电阻. 将这个电热驱蚊器接在电源的将这个电热驱蚊器接在电源的 两端，当电源两端电压为两端，当电源两端电压为220V时，时，1min内产生的热量的内产生的热量的 _J. 2.一个标有一个标有“220V，500W”字样的电加热器字样的电加热器(俗称俗称“热得热得 快快”)，正常工作，正常工作20分