教科版高中物理选修3-1第2章第3节电阻的串联、并联及其应用

1、10/13/2021 焦耳定律你知道吗你知道吗? 星期天星期天,小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视小明的妈妈出门前嘱咐小明别看电视,得先完成作业得先完成作业,可是小明等妈妈一走可是小明等妈妈一走,就看起了电视就看起了电视,直到妈妈回来前才开始做作业直到妈妈回来前才开始做作业,妈妈问小明为何没有妈妈问小明为何没有做完作业做完作业,小明说作业太难小明说作业太难,可是小明妈妈只用了一可是小明妈妈只用了一招就知道小明说了谎招就知道小明说了谎,请问请问,他妈妈是怎样做的他妈妈是怎样做的?她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢她摸了摸电视机的的散热窗，发现那儿还热着呢你有类似的经历吗，这个故事对你有什么

2、启示？你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？10/13/202110/13/2021 10/13/202110/13/2021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。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？产生的热量与哪些因素有关呢?10/13/2021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？10/13/2021烫手烫手不烫手不烫手10/13/2021着火着火了！了！why why ？10/13/2021烫烫手手不烫不烫手手跟跟电流电

3、流有关有关跟跟电阻电阻有关有关10/13/2021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、通电时间t比较好控制。探究电流的热效应跟哪些因素有关 ？10/13/2021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

4、大小）来测量。观察电热的方法：观察电热的方法：10/13/2021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10/13/2021控制 I、R、t1、如何控制电流、如何控制电流I相同？相同？让电阻串联2、如何控制电阻、如何控制电阻R大小相同？大小相同？用2个相同的电阻3、如何控制时间、如何控制时间t相同？相同？10/13/202121RR 电阻丝电阻丝1R2R 在电流、通电时间相同时在电流、通电时间相同时，阻值，阻值 的电的电阻产生的热量多。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越

5、大越大10/13/2021电阻丝电阻丝1R2R 在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间 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越长越长R1=R210/13/2021电阻丝电阻丝RRR ，电流，电流 的产生的产生的热量多。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越大越大R1=R210/13/2021在通电电流和通电时间相同时，电阻在通电电流和通电时间相同时，电阻越大越大，电流产生的热量电流产生的热量越多越多. . 在电阻和通电时间相同时，电流在电阻和通电时间相同时，电流越大越大，电流产生

6、的热量电流产生的热量越多越多. . 在通电电流和电阻相同时，通电时间在通电电流和电阻相同时，通电时间越长越长，电流产生的热量电流产生的热量越多越多. . 123焦耳定律电流通过导体产生的热量电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。跟通电时间成正比。RItQ10/13/20211.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 = IQ = I2 2RtRt3.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

7、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 10/13/2021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. . 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/R t/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

8、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 Q=IRt 国际制单位国际制单位J （焦耳）（焦耳）电流通过导体所产生的热量与电流的平方电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比间成正比例例1 1、有一电炉正常工作时电压为、有一电炉正常工作时电压为220V220V，其，其电阻为电阻为48.448.4，求它正常工作一小时，发，求它正常工作一小时，发热多少焦？热多少焦？10/13/2021 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，

9、他的父亲是一个酿酒厂主. .焦耳自幼焦耳自幼 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时的水温入装水的试管内，测量不同电流

10、强度和电阻时的水温. .通过这一实验，他发通过这一实验，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，该定律称为焦耳因此，该定律称为焦耳楞次定楞次定律律. .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

11、纪后人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳念焦耳，把功和能的单位定为焦耳. . back焦耳：焦耳：10/13/2021前面两个现象的解释前面两个现象的解释1灯泡和导线是灯泡和导线是，灯泡的电阻大比导线的灯泡的电阻大比导线的电阻大电阻大干路的电流等于干路的电流等于各个支路的电流之和各个支路的电流之和2烫烫手手不烫不烫手手10/13/2021电热的应用电内热效应发热体大高10/13/2021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10/13/2021电流热效应的利用v制电热器（要求电热丝材料电阻率大、熔点高）v制白炽灯v制保险丝（要求保险丝材料电阻

12、率大、熔点低）10/13/2021电热的预防计算机显示器的散热孔计算机CPU的散热风扇10/13/2021电热的预防无用的电流热效应应尽量减少v 导线上的热损耗应尽量减少。v 家用导线一般用电阻率很小的铜或者铝导线v 电路板中，用铜箔或者银箔做导线，减小电阻。v 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。v 有些电器加装风扇或者散热片、散热孔。v20032003年2 2月3 3日凌晨5 5时许，兰州城关区鱼池口拱星墩后街144144号发生一起火灾，7878岁的王玉花老人用劣质电热毯取暖时，因温度过高引燃被褥，当场被烧死，经济损失20002000多元，着起的大火在当天上午9 9时许才

13、被扑灭；20032003月1515日上午9 9时许，兰州市农民巷老四川菜馆因房顶内电线短路引发大火，整个菜馆毁于一旦。v随着家用电器的增多，家庭火灾发生率也急剧攀升。20042004全国城市居民家庭火灾发生2 22 2万起，死亡673673人，伤945945人。 （南陵日报） 10/13/2021使用常识：防火灾 -勿将空调靠近窗帘 10/13/202110/13/2021利用如图所示的装置探利用如图所示的装置探究究“导体产生的热量与电阻大小的关系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

14、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。BA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10/13/2021RR研究电热与研究电热与I的关系，那么就要控制的

15、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。RR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10/13/20211 1、为什么选用煤油，而没有用水？（、为什么选用煤油

16、，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D10/13/2021 为了研究温度对种子发芽的影响为了研究温度对种子发芽的影响, ,课

17、外活动小组要做一只电烘箱课外活动小组要做一只电烘箱, ,要求在要求在10min10min内内产生产生6 610104 4J J的热量的热量, ,接用的是家庭电路接用的是家庭电路, ,请计算请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少? ? 标有标有“220V 100W220V 100W”的白炽灯正常的白炽灯正常工作时工作时, ,在在1min1min内将产生多少热量内将产生多少热量? ?将消耗多少将消耗多少电能电能? ?若接在若接在55V55V的电路中呢的电路中呢? ?10/13/202110/13/202110/13/20216、一电动机线圈的电阻为、一电动机线圈的电

18、阻为1，线圈两端所加电压为，线圈两端所加电压为2V时，电流时，电流为为1A，电动机正常工作。，电动机正常工作。（1）电动机正常工作时的能量转化？）电动机正常工作时的能量转化？（2）电动机正常工作）电动机正常工作1min所产生的电能为多少所产生的电能为多少J？（3）电动机正常工作）电动机正常工作1min所产生的电热为多少所产生的电热为多少J？（4）电动机正常工作）电动机正常工作1min所提供的机械能为多少？所提供的机械能为多少？（5）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？Q=UIt【定义式】导出式：导出式：欧姆定律欧姆定律RUI 代

19、换法U2RtW=对于非纯电阻电路：计算电热只有一个公式：Q=I2Rt 计算电能只有一个公式：W=UIt 计算机械能只有一个公式：W机械=WQ非纯电阻电路的电热（Q）计算：QW【电能少部分转化为内能】Q=Pt10/13/20218、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为、如图是一个电热毯的简化电路图，电源电压为220V，R1是发热电阻，是发热电阻，R2是阻值为是阻值为616的分压电阻，的分压电阻，S是控是控制电热毯工作状态的开关。制电热毯工作状态的开关。S转到触点转到触点1为断开状态；为断开状态；S转到触点转到触点2为低温状态；为低温状态；S转到触点转到触点3为高温状态，此时为高温状态，此时功率为功率为100W。求：。求：（l）当开关）当开关S转到触点转到触点3时。时。电热毯的发热电阻电热毯的发热电阻R1是多少是多少？（2）当开关）当开关S转到触点转到触点2时，时，通过电路的电流是多少安？通过电路的