1、第十八章 电功率 第4节 焦耳定律,人教版 物理 九年级 下册,电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?,1. 理解焦耳定律，并能用焦耳定律进行有关计算，会解释有关电热现象；了解电热的利用和防止。,2.在实验中过程，体验控制变量法和转换法的应用，进一步提高实验设计和操作能力，养成实事求是和严谨的科学态度。,3,电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。,利用电流的热效应来加热的设备：_。,电热器,电热水器,电热水壶,电炉,电烤箱,电饭锅,电热取暖器,电流的热效应,点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？,导线和电
2、熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？,电流的热效应与哪些因素有关？,猜想：,与电流、电阻、时间有关。,观察与猜想,讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用什么方法去研究？,（控制变量法）,讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？,（转换法）,实验 装置,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就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高。 实验中，通过观察_来比较电流产生的热量的多少。,管中液面上升的高度,这种研究方法叫,实验方法,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
3、越多。,现象：电阻较大的这边的液柱上升较高。,结论：,控制不变的量是：_、_。,电流,通电时间,实验1：研究电热与电阻关系,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。,现象：电流较大的这边的液柱上升较高。,结论：,控制不变的量是：_、_。,电阻,通电时间,实验2：研究电热与电流关系,图是课本“探究电流通过导体产生的 热量与导体电阻间关系”的实验装置，两 个透明容器中封闭着等量的空气，电路正 确连接后，通电进行实验过程中，下列说 法正确的是 （ ） A左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大 BU形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少 C要保
4、持两个电阻丝两端电压相等 D通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同,B,两电阻丝串联电流相等,热量的多少不能直接观察，可通过U型管液面高度差的变化来反映,电路中两电阻串联，电流相等，各电阻分得电压不等,根据Q=I2Rt可知，I和t相同时，电阻大的电阻丝产生的热量较多,Q = I R t,热量 电流 电阻 时间,J A S,公式：,物理量：,单位：,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（James Prescott Joule，18181889），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
5、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,物理学史,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，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即：Q = W = UIt = I2Rt (如：电暖器、电饭锅、电炉子等),此时：Q=W=Pt=UIt =,U2,R,t,适用于纯电阻电路（只发热）,= I2Rt,【问题回顾】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？,原因：导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻， 由Q= I2Rt可知，导线产生的热量少。,电能和电热关系,例题 一根
6、60的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少热量？,解：,通过电阻丝的电流为：,电流产生的热量为：,Q=I2Rt=(0.6A)260560s=6480J,还有其他方法吗？,额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?,答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。,2. 小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸
7、（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为与长度相同的锡箔纸较宽处相比，较窄处 （ ） A电阻较大 B电流较大 C电压较小 D电功率较小,A,材料和长度相同时，导体越细，电阻越大,串联电路中各处的电流相等,锡箔纸较窄处电阻大，电压较大,锡箔纸较窄处电压大，电功率较大,（相当于纯电阻电路）,当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能（有用功），同时，电动机线圈也会发热（额外功）：,W = UIt,Q =I2Rt,E=WQ,当电动机通电但转子被卡住时，消耗的电能只会让电动机线圈发热，,此时，W =UIt=Q=I2Rt,有关电动机的电热讨论,例题 家用电风扇正
8、常工作时电流为0.3A，电阻等效为200，求在5min内共产生多少热量？消耗的电能，转化的机械能是多少？效率呢？,解：,消耗的电能（总的）为：,电流产生的热量为：,Q=I2Rt=(0.3A)2200300s=5.4103J,W=UIt=220V0.3A300s=1.98104J,机械能(有用）：E=WQ=1.98104J5.4103J=1.44104J,效率：=,E,W,1.44104J,1.98104J,100%,100%,=72.7%,=,3.一直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是
9、1.0A。 求：（1）电动机线圈电阻。 （2）电动机正常工作时的输出功率多大？ （3）电动机的机械效率多大？ （4）如果在动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？,解：（1）当电机不转时，由欧姆定律得，电机的内阻为：,（2）当电机正常工作时，输出功率为： P输出=P电P内=UI I2R=2V1A （1A）20.5=1.5W； （3）电动机的机械效率：,（4）电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热 功率为：,电饭锅,电烙铁,热得快,电热毯,电熨斗,1电热的利用,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。,电热孵化器,电热的利用和防止,
10、很多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，是为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等。,2防止电热的危害,散热窗,散热风扇,将用电器烧坏,使绝缘材料老化,1.（安徽中考）如图所示的电路中，电源 电压保持6V不变，电阻R1=10，R2=20， 闭合开关S，则R1消耗的电功率为_W； 若通电30s，电阻R2产生的热量为_J。,0.4,24,解：由电路图可知，电路中的电流： R1的电功率P1=I2R1=（0.2A）210=0.4W 电阻R2产生的热量Q2=I2R2t（0.2A）22030s=24J,2.（2018广安）如图，灯泡L上标有“6V 3W”字样，电源电压6V且保
11、持不变，定值电阻R=8 （不计灯丝电阻的变化）。只闭合S1和S3，电阻R在100s产生的热量是_J；电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率是_W。,450,1.8,RL =12,3.（2019无锡）如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关S，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（ ） 实验说明电路超负荷运行会引起 安全事故 实验中通过熔丝的电流大于铜丝 通电相同的时间，熔丝所产生的 热量多于铜丝 随着支路开关依次闭合，熔丝最 终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关 A只有
12、 B只有 C只有 D都正确,B,4.（2019云南）一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应_（选填“串”或“并”）联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），该电阻通电20s产生的热量是_J。,串,60,灯泡正常工作电流：,电阻分压：UR=UUL=12V6V=6V,IR=IL=0.5A,Q=URIt=6V0.5A20s=60J,5.（2019大庆）某电热水壶及其铭牌如图所示，小明为了测量该电热水壶的实际功率和加热效率，进行了如下实验：,关掉家里所有用电器，将该电热水壶装满水，接通电热水壶，测得壶中水温度从25上升到35所用的时间为50s，同时观察到家中“220V
13、 10（40）A 3 200imp/kWh”的电子式电能表的指示灯闪烁了80imp，水的比热容c水=4.2103J/（kg）。请结合本次实验记录的数据，回答以下问题：,（1）除电子式电能表外，小明还需下列哪些器材完成上述两个测量_。（选填器材前面的序号） 刻度尺 温度计 电压表 秒表 弹簧测力计 （2）若小明利用水升温吸热计算消耗的电能，计算出电热水壶的功率和实际功率相比_（选填“偏大”、“偏小”或“相等”），主要原因是_。 （3）电热水壶的实际功率是_W。 （4）电热水壶的加热效率是_。,偏小,消耗的电能不可能完全转化成水的内能,1800,84%,1. 小明家电饭锅的电源线坏了，他在网上新买
14、了一根，使用时 闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很 热，其他用电器仍然正常工作。你认为引起电源线过热的原因 可能是（ ） A电路的电压过高 B新买的电源线过细 C新买的电源线过粗 D新买的电源线过短,B,基础巩固题,2. 将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是 （ ） A电冰箱产生的热量最多 B电脑产生的热量最多 C电热毯产生的热量最多 D三者产生的热量一样多,C,基础巩固题,3. 甲、乙两电热丝电阻之比为34，通过的电流之比为31，则相同时间内产生的热量之比为（ ） A274 B94
15、C49 D427,A,基础巩固题,4. 电热水壶上标有“220V 1800W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻_。在额定电压下，烧开一壶水用时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的 热量为_J。,小,3.6105,基础巩固题,用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。 （1）烧瓶中装入的煤油是_（选填“导体”或“绝缘体”）。 （2）请根据实物电路，在虚线框图内画出对应的电路图。 （3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应_，通过R1的电流_通过R2的电流。,绝缘体,
16、相等,小于,能力提升题,（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明_。 （5）小红用如左下图示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，右下图中能正确反映hI关系的是_。,电阻和通电时间不变，电流越大产生的热量越多,A,【拓展】用Q=I2Rt可以算电流通过任何用电器产生的热量，能用Q=UIt计算电流通过任何用电器产生的热量吗？请用实例说明原因。_ _。,不能。含有电动机的电路，电流做的功大部分转化为机械能，有一小部分转换化为内能，即发热了，W=UItQ=I2Rt,1.电流的热效应：电流通过各种用电器时，温度都会升高。 2. 焦耳定律： 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。 公式：Q=I2Rt 3.电热的利用和防止。,作业 内容,教材作业,完成课后“动手动脑学物理”练习,自主安排,配套练习册练习,