探究焦耳定律

探究焦耳定律15.4探究焦耳定律导学设计应用示例第十五章电能与电功率课堂小结课堂反馈导学设计学点1探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关15.4探究焦耳定律小组之间交流、讨论，探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关，完成下列的问题：[猜想]如图15－4－2(a)所示，给电烤箱通电，会观察到电烤箱热的发烫，而与电烤箱串联的导线却不怎么热；如图(b)所示，给灯泡通电时间越长，感觉灯泡越烫．由上述现象，我们可以猜想通电导体放出的热量可能与导体的________、_________和____________有关．图15－4－215.4探究焦耳定律电流电阻通电时间15.4探究焦耳定律[设计实验]从生活中的一些现象猜想到多个因素影响通电导体放出的热量，故在探究的过程中采用__________法．实验中通电导体放出的热量不能够直接观察到，故实验探究过程中通过观察质量相等的煤油温度的变化来反映通电导体放出热量的多少，这种研究问题的方法称为_______法．控制变量转换[实验探究](1)在探究导体产生的热量与电阻的关系时，应该控制__________________和____________不变，改变______大小．实验中为了实现定量和变量，采用了两个不同阻值的定值电阻_______联．然后观察温度计示数的变化．如图15－4－3(a)、(b)所示．图15－4－315.4探究焦耳定律通过导体的电流通电时间电阻串(2)在探究导体产生的热量与电流的关系时，应该控制_______和____________不变，改变_________大小．实验中为了保持电阻不变，采用的方法是___________________，为了达到实现电流改变，采用的方法是_____________________________．比较定值电阻在相同时间内，通过的电流不同时，产生的热量是否相同，如图15－4－4所示．图15－4－415.4探究焦耳定律电阻通电时间电流取一个定值电阻在电路中串联一个滑动变阻器15.4探究焦耳定律(3)在实验探究的(1)、(2)步骤中，如果给导体通电时间加长，则会发现温度计示数上升的_________，这表明通电导体产生的热量与导体的_____________有关．[实验结论]通电导体产生的热量跟________________、____________________以及_________________有关．越高通电时间导体的电阻导体中的电流通电时间学点2焦耳定律15.4探究焦耳定律自学教材P99、P100，回答下列问题：问题1：电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的定量关系是：电流通过导体时产生的热量，跟电流的______成正比，跟导体的_________成正比，跟_________________成正比．这个规律叫做焦耳定律．平方电阻通电的时间15.4探究焦耳定律问题2：焦耳定律可以用公式表达为__________，其中Q表示______________________，单位是______,I表示__________，单位是______；R表示___________，单位是____．Q＝I2Rt电流通过导体时产生的热量J导体中的电流A导体的电阻Ω15.4探究焦耳定律[知识拓宽]电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q等于其消耗的电能，即Q＝W＝UIt.此时结合欧姆定律还可推导出另一个公式_________，故此时W和Q的关系为：W＝Q＝_____＝____＝______＝___________．I2RtPtUItQ=15.4探究焦耳定律学点3电流热效应的应用与控制如图15－4－5所示，观察下列用电器的工作特点，回答下列问题：问题1：这些用电器工作时的共同特点是将____能转化为____能，物理学中，把电流通过导体，导体会发热的现象，叫做________________．图15－4－5电热电流的热效应15.4探究焦耳定律问题2：电热既有有利的一面也有不利的一面，结合生活实际，分析一下，在生活中电热会给我们带来哪些危害，用电器是怎样散热的？[答案]在用电器工作时，由于电流的热效应会导致温度过高，这样会影响用电器的使用寿命，使绝缘皮老化，甚至引起火灾．电视机的后盖有许多小孔，就是为了通风散热；电动机的外壳有许多散热片，也是为了散热降温类型一电流的热效应15.4探究焦耳定律应用示例例1如图15－4－3所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是(

)A．电暖器B．洗衣机C．电风扇D．电视机图15－4－3A15.4探究焦耳定律[方法指导]电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电路，消耗相同的电能转化成的内能是不同的，如电炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。类型二电热的影响因素15.4探究焦耳定律例2如图15－4－4所示的实验装置中，三个相同的烧瓶A、B、C内部都盛有质量和初温均相等的液体，其中A、B烧瓶中装的是煤油，C瓶中装的是水，A、B、C瓶中电阻丝的阻值分别为RA、RB、RC，且RA＜RB＝RC.(假设实验中没有任何热损失)图15－4－415.4探究焦耳定律(1)小明用该装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系”，他应该观察比较________两瓶中温度计的示数变化情况，其中________瓶中的液体温度升高得更快一些．(2)小红用该装置完成“比较水和煤油吸热升温的情况”的实验，她应该观察比较________、C两瓶中温度计的示数变化情况，实验中水和煤油吸热的多少是通过________(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的．该实验中装有________(选填“水”或“煤油”)的烧瓶中温度计示数变化较大．A、BBB加热时间煤油15.4探究焦耳定律[解析]电流产生的热量与电流、电阻和通电时间三个因素有关，探究中要采用控制变量法．(1)探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系，应控制电流和通电时间相等，改变电阻．通电后给质量相同的同种液体加热，所以应比较A、B两瓶中温度计的变化情况，因为RA＜RB，所以B中液体温度升高得快些．(2)为了比较水和煤油吸热的多少，应采用相同的加热装置，通过加热时间长短来反映水和煤油吸热的多少，因为RB＝RC，所以要选择B、C两瓶中温度计的示数变化情况；通电相同时间(吸收相同的热量)，质量相等的水和煤油中，煤油的温度升得高，温度计示数变化大．15.4探究焦耳定律[实验点拨]解答时把握好实验中的探究方法(1)转换法的应用：通过温度计的示数或U形管液面高度的变化反映产生电热的多少．(2)控制变量法的应用：在探究导体产生的热量与导体电阻的关系时，应该控制通过不同的导体的电流相同、通电时间相同；探究导体产生的热量与通过导体电流的关系时，应该控制同一导体的通电时间相同，改变通过电流的大小．类型三电热的计算15.4探究焦耳定律例3某校物理实践活动小组在老师的指导下，组装了一台电动机．测知铜线圈的电阻为10Ω，在电压为220V时测试，1min内通过的电流为4A.(1)1min内电流通过线圈产生的热量是多少焦？下面是小明同学关于此问题的解答过程．例3某校物理实践活动小组在老师的指导下，组装了一台电动机．测知铜线圈的电阻为10Ω，在电压为220V时测试，1min内通过的电流为4A.(1)正常工作时的电流和电阻．(1)1min内电流通过线圈产生的热量是多少焦？(3)在低温挡工作10min，电流通过R2产生的热量．例3某校物理实践活动小组在老师的指导下，组装了一台电动机．测知铜线圈的电阻为10Ω，在电压为220V时测试，1min内通过的电流为4A.(2)控制变量法的应用：在探究导体产生的热量与导体电阻的关系时，应该控制通过不同的导体的电流相同、通电时间相同；学点1探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关5．一只电热水壶铭牌上标有“220V1100W”的字样，在额定电压下工作．求：[方法指导]电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电路，消耗相同的电能转化成的内能是不同的，如电炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。电流通过导体时产生的热量下面是小明同学关于此问题的解答过程．电动机的外壳有许多散热片，也是为了散热降温探究通电导体放出的热量与电阻、电流和通电时间的关系电流热效应的应用与控制通电相同时间(吸收相同的热量)，质量相等的水和煤油中，煤油的温度升得高，温度计示数变化大．例4如图15－4－5所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5A，当S接b时电路的电功率为22W，求：(3)在低温挡工作10min，电流通过R2产生的热量．[实验探究](1)在探究导体产生的热量与电阻的关系时，应该控制__________________和____________不变，改变______大小．实验中为了实现定量和变量，采用了两个不同阻值的定值电阻_______联．然后观察温度计示数的变化．如图15－4－3(a)、(b)所示．探究导体产生的热量与通过导体电流的关系时，应该控制同一导体的通电时间相同，改变通过电流的大小．问题2：焦耳定律可以用公式表达为__________，其中Q表示______________________，单位是______,I表示__________，单位是______；[知识拓宽]电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q等于其消耗的电能，即Q＝W＝UIt.[答案]在用电器工作时，由于电流的热效应会导致温度过高，这样会影响用电器的使用寿命，使绝缘皮老化，甚至引起火灾．电视机的后盖有许多小孔，就是为了通风散热；例3某校物理实践活动小组在老师的指导下，组装了一台电动机．测知铜线圈的电阻为10Ω，在电压为220V时测试，1min内通过的电流为4A.如图15－4－5所示，观察下列用电器的工作特点，回答下列问题：(2)高温挡时电路的电功率．(1)正常工作时的电流和电阻．4．把一个电阻为44Ω的电炉接入电压为220V的电路中，通电10min产生的热量为________J．连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况．若接触不良，电流通过时产生的热量会更多．容易引起火灾．因为相比接触良好时连接处的电阻________(选填“更大”或“更小”)．电流通过导体时产生的热量学点1探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关如图15－4－5所示，观察下列用电器的工作特点，回答下列问题：15.4探究焦耳定律解：Q＝W＝UIt＝220V×4A×1×60s＝5.28×104J.答：该时间内线圈产生的热量是5.28×104J.上述解答过程是否正确？请你作出判断并说明理由．(2)该电动机输出的功率有多大？(不计机械摩擦等)要求写出详细的计算过程．15.4探究焦耳定律[解析](1)已知电流、线圈电阻和通电时间，由焦耳定律可以求出线圈产生的热量．(2)由电功率公式P＝UI可以求出电动机的总功率，利用P＝I2R求出发热功率，即可求出输出功率．15.4探究焦耳定律15.4探究焦耳定律15.4探究焦耳定律类型四电热器多挡位问题15.4探究焦耳定律例4如图15－4－5所示为一台两挡式电热水器的内部简化电路，S为温控开关，当S接a时电路中的电流为5A，当S接b时电路的电功率为22W，求：(1)R1的电阻．(2)高温挡时电路的电功率．(3)在低温挡工作10min，电流通过R2产生的热量．图15－4－515.4探究焦耳定律15.4探究焦耳定律15.4探究焦耳定律课堂小结15.4探究焦耳定律探究通电导体放出的热量与电阻、电流和通电时间的关系焦耳定律Q=I2Rt电流热效应的应用与控制电流的热效应课堂反馈15.4探究焦耳定律1.电热器是利用电流的________工作的；在电饭锅、电熨斗、电风扇中，不属于电热器的是________．热效应电风扇15.4探究焦耳定律2．导体通过电流时会发热，为了探究导体通电时产生的热量与哪些因素有关，某实验小组同学用通电的电阻丝加热质量和初温都相同的水，并将温度计插入水中，观察加热后的水温．三次实验中通电时间相同，实验过程及观察到的现象如图21－1所示，(a)、(b)两图中电流表指针所指刻度相同，电阻丝的电阻R1＜R2.三次实验温度计的示数依次升高．请根据实验现象及相关条件归纳得出初步结论．(1)分析比较图中(a)与(b)可得出的初步结论是：______________________________________________________.(2)分析比较图中(b)与(c)可得出的初步结论是：______________________________________________________.图15－4－915.4探究焦耳定律在电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多在电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多15.4探究焦耳定律3．电流流过导体时产生的热量，跟电流的________成正比，跟导体的电阻成________，跟通电的________成正比．这个规律叫________，它可以用公式表示为______________．热量的国际单位是________．平方正比时间焦耳定律Q=I2RtJ15.4探究焦耳定律4．把一个电阻为44Ω的电炉接入电压为220V的电路中，通电10min产生的热量为________J．连接家庭电路时，要注意检查线路连接处接触情况．若接触不良，电流通过时产生的热量会更多．容易引起火灾．因为相比接触良好时连接处的电阻________(选填“更大”或“更小”)．更大[猜想]如图15－4－2(a)所示，给电烤箱通电，会观察到电烤箱热的发烫，而与电烤箱串联的导线却不怎么热；(2)高温挡时电路的电功率．[答案]在用电器工