1、第十五章第十五章 电能与电功率电能与电功率15.4 15.4 探究焦耳定律探究焦耳定律1课堂讲解课堂讲解2课时流程课时流程电流的热效应电流的热效应焦耳定律焦耳定律电热的利用和防止电热的利用和防止课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂检测检测点亮的灯泡过一点亮的灯泡过一会儿会烫手，说会儿会烫手，说明什么？明什么？导线和电熨斗串联，为什导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？很热？说明什么？知知1 1导导1知识点知识点电流的热效应电流的热效应电烤箱电烤箱这些常见家用电器的共同特点？这些常见家用电器的共同特点？电取暖器电取暖器电热水器电
2、热水器知知1 1讲讲电流通过导体时，电能要转化为热能，这个电流通过导体时，电能要转化为热能，这个现象叫电流的热效应。现象叫电流的热效应。定义定义1.利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。2.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由 电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制 成的。成的。知知1 1讲讲电流的热效应与哪些因素有关？电流的热效应与哪些因素有关？猜想：猜想：设计实验设计实验讨论讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应 该用该用
3、什么方法去研究？什么方法去研究？（控制变量法）（控制变量法）讨论讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生：实验中通过观察什么现象来比较电流产生 的热量的多少？这种研究方法叫什么法？的热量的多少？这种研究方法叫什么法？（转换法）（转换法）知知1 1讲讲当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。得越高。实验中，通过观察实验中，通过观察_来比较电流产生的热量
4、的多少。来比较电流产生的热量的多少。实实验验装装置置管中液面上升的高度管中液面上升的高度实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A控制不变的量是：电流控制不变的量是：电流 通电时间通电时间现象：电阻较大的这边的液柱上升较高。现象：电阻较大的这边的液柱上升较高。结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻结论：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。越大，这个电阻产生的热量越多。知知1 1讲讲知知1 1讲讲实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1控制不变的量是：电阻控制不变的量是：电
5、阻 通电时间通电时间现象：电流较大的这边的液柱上升较高。现象：电流较大的这边的液柱上升较高。结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一结论：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。个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。【例例1】在如图所示的家用电器中，没有用到电流的热效在如图所示的家用电器中，没有用到电流的热效应的是应的是()B知知1 1讲讲知知1 1讲讲【解析解析】电熨斗、电暖器和电热杯都是为了把电能转化为电熨斗、电暖器和电热杯都是为了把电能转化为 内能，利用了电流的热效应，内能，利用了电流的热效应，电扇是为了把电能转化为机械能，没有利用电流
6、电扇是为了把电能转化为机械能，没有利用电流 的热效应。的热效应。总总 结结知知1 1讲讲 电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电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，只有少部分电能转对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。化为内能。知知1 1练练 (中考中考金华金华)夏天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多夏天来临，为了避免蚊虫的侵扰，许多家庭都会使用电热灭蚊器，如图所示的是某品牌
7、电家庭都会使用电热灭蚊器，如图所示的是某品牌电热灭蚊器的简化电路，电热灭蚊器是根据热灭蚊器的简化电路，电热灭蚊器是根据_原理制成的。原理制成的。1知知1 1练练 (中考中考淮安淮安)下列四种用电器，其中主要是利用电下列四种用电器，其中主要是利用电流热效应来工作的是流热效应来工作的是()22知识点知识点焦耳定律焦耳定律知知2 2讲讲焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精
8、确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。知知2 2讲讲焦耳定律焦耳定律 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正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。比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。Q =I R t 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J A S公式：公式：意义：意义：单位：单位：定义定义知知2 2讲讲 兰州兰州关于电流通过导体时产生的热量，以下说关于电流通过导体时产生的热量，以下说法正确的是法正确的是()A根据根据QI2Rt可知，电阻越大，相同时间内可知，电阻
9、越大，相同时间内产生的热量越多产生的热量越多B根据根据Q t可知，电阻越大，相同时间内可知，电阻越大，相同时间内 产生的热量越少产生的热量越少C根据根据QUIt可知，相同时间内，电流产生的可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关热量与电阻无关D根据根据QI2Rt可知，在电流一定时，电阻越可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多大，相同时间内产生的热量越多【例例2】2URD知知2 2讲讲【解析解析】选项选项A没有说明控制电流一定，缺少条件，结论不正确；没有说明控制电流一定，缺少条件，结论不正确；选项选项B没有说明控制电压一定，缺少条件，结论不正确；没有说明控制电压一定，缺少条件，
10、结论不正确；选项选项C中公式是焦耳定律的导出式，只能说明电热在数中公式是焦耳定律的导出式，只能说明电热在数 值上等于电流、电压、通电时间的乘积，与电阻是否值上等于电流、电压、通电时间的乘积，与电阻是否 有关要看定义式，故结论不正确；有关要看定义式，故结论不正确；选项选项D电流、通电时间一定时，电热与电阻成正比，故电流、通电时间一定时，电热与电阻成正比，故 结论正确。结论正确。知知2 2讲讲知识拓展：知识拓展：当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量热量Q
11、就等于消耗的电能就等于消耗的电能W，即，即Q=W =UIt=I2Rt (如：电暖器，电饭锅，电炉子如：电暖器，电饭锅，电炉子等等)此时：此时：Q=W=Pt=UIt=当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：电能能：电能 内能内能+机械能机械能 WQ热热2UtR总总 结结知知2 2讲讲对于纯电阻电路对于纯电阻电路(电能完全转化为内能电能完全转化为内能)，QWPt；对于非纯电阻电路对于非纯电阻电路(电能只有部分转化为内能，如电能只有部分转化为内能，如 电动机电动机)，QW。(中考中考扬州扬州)电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，电炉中的电阻丝通电
12、一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是而连接的导线却不怎么热，主要是()A通过导线的电流小于通过电阻丝的电流通过导线的电流小于通过电阻丝的电流B导线的绝热皮隔热导线的绝热皮隔热C导线散热比电阻丝快导线散热比电阻丝快D导线的电阻远小于电阻丝的电阻导线的电阻远小于电阻丝的电阻知知2 2练练1 知知2 2练练 (中考中考青岛青岛)通过一根电阻丝的电流为通过一根电阻丝的电流为2 A，通电，通电1 min产生了产生了2.64104 J的热量，它的电阻是的热量，它的电阻是()A66 B6 600 C110 D220 23知识点知识点电热的利用和防止电热的利用和防止知知3 3讲讲小小辩论会：小小
13、辩论会：辩题：辩题：电热是有利的还是有害的？电热是有利的还是有害的？(正方观点：有利的。反方观点：有害的。正方观点：有利的。反方观点：有害的。)要求：请正反双方举例支持自己的观点。要求：请正反双方举例支持自己的观点。限时一分钟。限时一分钟。知知3 3讲讲1.电热的利用电热的利用电饭锅电饭锅电烙铁电烙铁热得快热得快电热毯电热毯电熨斗电熨斗电热孵化器电热孵化器电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。还可以方便地控制和调节温度。知知3 3讲讲2防止电热的危害防止电热的危害 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。很多
14、情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。运行时要用微型风扇及时散热等等。缺点：浪费电能，电线老化，影响用电器使用寿命。缺点：浪费电能，电线老化，影响用电器使用寿命。知知3 3讲讲 牡丹江牡丹江电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用是利用_来工作的。而计算机内来工作的。而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了了_。【例例3】(或防止电热带来的危害；或给计算机降温或防止电热带来的危害；或给计算
15、机降温)电流的热效应电流的热效应散热散热总总 结结知知3 3讲讲 增大散热面积、设置散热窗、加装风扇都可加增大散热面积、设置散热窗、加装风扇都可加快散热，防止电热造成危害。快散热，防止电热造成危害。有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。有些家用电器在使用过程中，温度过高会损坏电器。下列家用电器中要防止电热产生危害的是下列家用电器中要防止电热产生危害的是()A电饭煲电饭煲 B电热水器电热水器 C电熨斗电熨斗 D电视机电视机知知3 3练练1 (中考中考曲靖曲靖)下列现象或装置，利用了电流热效应的下列现象或装置，利用了电流热效应的是是()电视机后罩有许多小孔；电动机外壳上装散热片；电视机后罩
16、有许多小孔；电动机外壳上装散热片；长期不用的电视机隔段时间通一次电；长期不用的电视机隔段时间通一次电；白炽灯；电脑机箱里装有小风扇；电暖手宝白炽灯；电脑机箱里装有小风扇；电暖手宝A B C D2 知知3 3练练焦耳定律焦耳定律电流的热效应电流的热效应实验探究实验探究电热的利用电热的利用和防止和防止公式：公式：Q=I2Rt电功与电热的电功与电热的关系关系 1.实验探究：实验探究：(1)方法：控制变量法、转换法等。方法：控制变量法、转换法等。(2)技巧：在探究电流产生热量的多少是否与导体的电阻技巧：在探究电流产生热量的多少是否与导体的电阻 有关时，要保证电流相等，探究中采取串联的方法来有关时，要保
17、证电流相等，探究中采取串联的方法来 保证电流相等。保证电流相等。2.焦耳定律：焦耳定律：(1)公式：公式：Q I2Rt。(2)公式适用范围：适用于电流通过所有导体所产生热量公式适用范围：适用于电流通过所有导体所产生热量 的计算。对于电动机，消耗的电能只有很小的一部分的计算。对于电动机，消耗的电能只有很小的一部分 转化为热量，这时电流通过电动机线圈发热仍然可以转化为热量，这时电流通过电动机线圈发热仍然可以 用该公式计算。只是这时的发热为电能的损耗。用该公式计算。只是这时的发热为电能的损耗。1一电热器电阻丝的电阻为一电热器电阻丝的电阻为120，接在，接在220V的电路的电路中，通电中，通电15 m
18、in产生产生_J的热量。的热量。在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热 量多，则（量多，则（）。）。A.甲的电阻一定比乙的电阻大甲的电阻一定比乙的电阻大B.甲两端的电压一定比乙两端的电庄大甲两端的电压一定比乙两端的电庄大C.甲消耗的电功率一定比乙消耗的电功率大甲消耗的电功率一定比乙消耗的电功率大D.通过甲的电流一定比通过乙的电流大通过甲的电流一定比通过乙的电流大23(中考中考河南河南)用同种材料制成两段长度相等、横截用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，如图所示，将它们串
19、联在电路中，通电一段时间如图所示，将它们串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙两导体升高的温度，下列判断正后，比较甲、乙两导体升高的温度，下列判断正确的是确的是()A甲导体的温度升高得多甲导体的温度升高得多B乙导体的温度升高得多乙导体的温度升高得多C甲、乙两导体升高的温度相同甲、乙两导体升高的温度相同D条件不足，无法判断条件不足，无法判断 4(中考中考成都成都)如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的部分实验装置。已知部分实验装置。已知R甲甲5，R乙乙10，在探，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻
20、丝串联在电路中。若电路中的电流为应将两电阻丝串联在电路中。若电路中的电流为0.3 A，则甲电阻丝在，则甲电阻丝在1 min内产生内产生的热量为的热量为_ J。5 (中考中考龙东龙东)电热毯电热毯(俗称俗称“电褥子电褥子”)是根据电流的是根据电流的_效应制成的。小亮家的电热毯通电后指示效应制成的。小亮家的电热毯通电后指示灯不亮，小亮检修时发现是电热丝断了，他把电热灯不亮，小亮检修时发现是电热丝断了，他把电热丝的两个断头连接起来，他发现连接处比别处更热，丝的两个断头连接起来，他发现连接处比别处更热，这是因为电热丝连接处横截面积这是因为电热丝连接处横截面积_，电阻，电阻_，由焦耳定律可知，在电流、通电时间相，由焦耳定律可知，在电流、通电时间相同时，连接处产生的热量同时，连接处产生的热量_。6(中考中考镇江镇江)如图所示电路，电源电压不变，如图所示电路，电源电压不变，R140，R260，通过，通过R1的电流的电流I10.3 A，求：，求：(1)电源电压；电源电压；(2)R2消耗的电功率；消耗的电功率；(3)通电通电1min，电阻，电阻R1上产生的热量。上产生的热量。
