1、第十八章第十八章 電功率電功率 學(xué)習(xí)新知檢測(cè)反響檢測(cè)反響第4節(jié) 焦耳定律九年級(jí)物理上九年級(jí)物理上 新課標(biāo)新課標(biāo) 人人 問(wèn)題思索 多媒體展現(xiàn)家庭電路中運(yùn)用大功率用電器引起火災(zāi)視頻：學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 新新 知知電流的熱效應(yīng)電流的熱效應(yīng)生活中生活中. .許多用電器接通電源后許多用電器接通電源后. .都伴有熱景象產(chǎn)生都伴有熱景象產(chǎn)生. .電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種景象電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種景象叫做電流的熱效應(yīng)叫做電流的熱效應(yīng).燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)一樣的電燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)一樣的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)踐上燈泡熱得流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)踐上燈泡

2、熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。這是為什么？發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。這是為什么？燙手燙手不燙手著火了！著火了！whywhy？家庭電路中運(yùn)用功率過(guò)大的用電家庭電路中運(yùn)用功率過(guò)大的用電器能夠引起火災(zāi)，這又是為什么？器能夠引起火災(zāi)，這又是為什么？燙燙手手不燙不燙手手家庭電路中運(yùn)家庭電路中運(yùn)用功率過(guò)大的用功率過(guò)大的用電器能夠引用電器能夠引起火災(zāi)。起火災(zāi)。燈泡接入電路中時(shí)，燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)一燈泡和電線中流過(guò)一樣的電流，燈泡和電樣的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)線都要發(fā)熱，可是實(shí)踐上燈泡熱得發(fā)光，踐上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。出來(lái)。要解釋上述兩個(gè)景

3、象，我們必需研討要解釋上述兩個(gè)景象，我們必需研討電流產(chǎn)生的熱量與哪些要素有關(guān)電流產(chǎn)生的熱量與哪些要素有關(guān).電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少跟什么要素有關(guān)？跟什么要素有關(guān)？ 猜測(cè)與假設(shè)猜測(cè)與假設(shè) 1.1.能夠與電阻有關(guān)。電阻越大，電流熱效應(yīng)越大能夠與電阻有關(guān)。電阻越大，電流熱效應(yīng)越大電流的熱效應(yīng)與那些要素有關(guān)？電流的熱效應(yīng)與那些要素有關(guān)？2.2.能夠與電流有關(guān)。電流越大，電流熱效應(yīng)越大能夠與電流有關(guān)。電流越大，電流熱效應(yīng)越大3.3.能夠與通電時(shí)間有關(guān)。通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流熱能夠與通電時(shí)間有關(guān)。通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流熱效應(yīng)越大效應(yīng)越大討論討論1.1.當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)要素有關(guān)，運(yùn)用

4、當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)要素有關(guān)，運(yùn)用 什什么方法去研討？么方法去研討？ 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 控制變量法控制變量法討論討論2.2.用什么方法和器材去察看那些不可見(jiàn)的物理量？用什么方法和器材去察看那些不可見(jiàn)的物理量？轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法電熱電熱氣體或液體受熱膨脹氣體或液體受熱膨脹.察看產(chǎn)生熱量察看產(chǎn)生熱量的多少的多少實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)景象：實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)景象：1 1在電流和時(shí)間一樣的情況下，在電流和時(shí)間一樣的情況下，研討熱量和電阻的關(guān)系；研討熱量和電阻的關(guān)系；2 2在電阻和時(shí)間一樣的情況下，研在電阻和時(shí)間一樣的情況下，研討熱量和電流的關(guān)系；討熱量和電流的關(guān)系；3 3在電流和電阻一樣的情況下，研在電流和電阻一樣

5、的情況下，研討熱量和時(shí)間的關(guān)系討熱量和時(shí)間的關(guān)系. .實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1：研討電熱與電阻關(guān)系：研討電熱與電阻關(guān)系R1 = 5 R2 = 10 A在電流一樣、通電時(shí)間一樣的情況下，研討在電流一樣、通電時(shí)間一樣的情況下，研討電熱與電阻的關(guān)系電熱與電阻的關(guān)系.102R電阻絲電阻絲 51R在電流、通電時(shí)間一樣時(shí)，阻值在電流、通電時(shí)間一樣時(shí)，阻值 大大 的電阻產(chǎn)生的熱量多的電阻產(chǎn)生的熱量多. .實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1：研討電熱與電阻關(guān)系：研討電熱與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2：研討電熱與電流關(guān)系：研討電熱與電流關(guān)系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻一樣、通電時(shí)間一樣的情況下，研在電阻一樣、通

6、電時(shí)間一樣的情況下，研討電熱與電流的關(guān)系討電熱與電流的關(guān)系.R102R電阻絲電阻絲 51R在電阻、通電時(shí)間一樣時(shí)，電流在電阻、通電時(shí)間一樣時(shí)，電流 大大 的電阻產(chǎn)生的熱量多的電阻產(chǎn)生的熱量多. . 51R實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2：研討電熱與電流關(guān)系：研討電熱與電流關(guān)系102R電阻絲電阻絲R在電流、電阻一樣時(shí)，通電時(shí)間在電流、電阻一樣時(shí)，通電時(shí)間 長(zhǎng)長(zhǎng) 的產(chǎn)生的熱量多的產(chǎn)生的熱量多. .實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3 3：研討電熱與通電時(shí)間關(guān)系：研討電熱與通電時(shí)間關(guān)系1.I1.I與與t t一樣，一樣，R R越大，越大，Q Q越多越多2.R2.R與與t t一樣，一樣，I I越大，越大，Q Q越多越多3. R3. R與與I I一

7、樣，一樣，t t越大，越大，Q Q越多越多 英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)，英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)，于于18401840年最先準(zhǔn)確地確定電流產(chǎn)生的熱年最先準(zhǔn)確地確定電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，即量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，即焦耳定律焦耳定律. . 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：焦耳定律焦耳定律Q =IRt Q =IRt 熱量熱量 電流電流 電阻電阻 時(shí)間時(shí)間J A SJ A S公式：公式：意義：意義：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬航苟蓛?nèi)容：電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳定律內(nèi)容：電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比的電阻成

8、正比，跟通電時(shí)間成正比.A6 . 060V36RUI 焦耳焦耳 (18181889)純電阻電路純電阻電路: 電能電能 內(nèi)能內(nèi)能 QI2Rt WUIt=M非純電阻電路非純電阻電路:電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其它方式的能其它方式的能WE其其 + QUIt I2Rt=Q 例例1 1：一根：一根6060 的電阻絲接在的電阻絲接在36V36V的電源上，在的電源上，在5 5分分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？分析：先利用歐姆定律計(jì)算出經(jīng)過(guò)電阻絲的電流，再利用焦分析：先利用歐姆定律計(jì)算出經(jīng)過(guò)電阻絲的電流，再利用焦耳定律公式計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量。耳定律公式計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量。解：解： 6480J300606

9、. 022RtIQ例題例題 例例2 2 一電熱水器電阻絲的阻值為一電熱水器電阻絲的阻值為50 ,50 ,正常任務(wù)時(shí)的電流為正常任務(wù)時(shí)的電流為4 A,4 A,任任務(wù)務(wù)10 min10 min放出的熱量為多少焦放出的熱量為多少焦? ?解解: :任務(wù)任務(wù)10 min10 min放出的熱是放出的熱是: :Q=I2Rt=(4 A)2Q=I2Rt=(4 A)250 50 101060 60 s=4.8s=4.8105 J.105 J.拓展延伸拓展延伸 從前面學(xué)習(xí)知道，額定電壓一樣的燈泡，額定功率越大從前面學(xué)習(xí)知道，額定電壓一樣的燈泡，額定功率越大.電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生

10、的熱量越多.可是按照焦耳定律可是按照焦耳定律.電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎樣回事？這是怎樣回事？ 根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，電流經(jīng)過(guò)用電器的單位時(shí)根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，電流經(jīng)過(guò)用電器的單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 Q/t = I2R 或或 Q/t = U2/R .其中其中Q/t = I2R表示經(jīng)過(guò)用電器的電流相等時(shí)，用電器電阻越大，單位時(shí)表示經(jīng)過(guò)用電器的電流相等時(shí)，用電器電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多；間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多； Q/t = U2/R 表示用電器的兩端的電表示用電器的兩端的電壓相等時(shí)，用電

11、器電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。壓相等時(shí)，用電器電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。因此，兩者是不矛盾的。因此，兩者是不矛盾的。前面兩個(gè)景象的解釋前面兩個(gè)景象的解釋1第一個(gè)為什么第一個(gè)為什么 由于燈泡和電線流過(guò)一樣的電流，燈泡發(fā)光時(shí)的電阻比電由于燈泡和電線流過(guò)一樣的電流，燈泡發(fā)光時(shí)的電阻比電線的電阻大得多，根據(jù)焦?fàn)柖删€的電阻大得多，根據(jù)焦?fàn)柖?Q = I2Rt 可知，在一樣的時(shí)可知，在一樣的時(shí)間內(nèi)電流經(jīng)過(guò)燈泡產(chǎn)生的熱量比經(jīng)過(guò)電線產(chǎn)生的熱量大得多。間內(nèi)電流經(jīng)過(guò)燈泡產(chǎn)生的熱量比經(jīng)過(guò)電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此，燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)。因此，燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺(jué)察不出來(lái)

12、。第二個(gè)為什么第二個(gè)為什么 大功率的用電器用電線銜接在照明電路中時(shí)，由于照明電大功率的用電器用電線銜接在照明電路中時(shí)，由于照明電路的電壓是一定的，從路的電壓是一定的，從 P = UI 可知，在電線的電阻一樣的情況可知，在電線的電阻一樣的情況下，跟用電器相連的電線中經(jīng)過(guò)的電流比跟燈泡相連的電線中下，跟用電器相連的電線中經(jīng)過(guò)的電流比跟燈泡相連的電線中經(jīng)過(guò)的電流大得多。根據(jù)經(jīng)過(guò)的電流大得多。根據(jù) Q = I2Rt 可知，在一樣的時(shí)間內(nèi)電流可知，在一樣的時(shí)間內(nèi)電流經(jīng)過(guò)跟用電器相連的電線產(chǎn)生的熱量比經(jīng)過(guò)跟燈泡相連的電線經(jīng)過(guò)跟用電器相連的電線產(chǎn)生的熱量比經(jīng)過(guò)跟燈泡相連的電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此跟用電器相

13、連的電線顯著發(fā)熱，有能產(chǎn)生的熱量大得多。因此跟用電器相連的電線顯著發(fā)熱，有能夠燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。夠燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。2討論討論1.電熱的利用：電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電孵化器等等.2.電熱的防止：電視機(jī)后蓋的散熱窗、電腦主機(jī)里面的小電風(fēng)扇等等.電熱的利用和防止電熱的利用和防止研討電熱跟哪些要素有關(guān)研討電熱跟哪些要素有關(guān): :1.1.猜測(cè)猜測(cè): :電熱電熱Q Q跟電流跟電流I I、電阻、電阻R R和通電時(shí)間和通電時(shí)間t t有關(guān)有關(guān). .2.2.研討方法研討方法: :控制變量法控制變量法(1)(1)研討電熱研討電熱Q Q跟電阻跟電阻R R的關(guān)系的關(guān)系. .條件條件: :電

14、流電流I I、通電時(shí)間、通電時(shí)間t t一樣一樣. .結(jié)論結(jié)論: :電阻電阻R R越大越大, ,電熱電熱Q Q越多越多. .(2)(2)研討電熱研討電熱Q Q跟電流跟電流I I的關(guān)系的關(guān)系. .條件條件: :電阻電阻R R、通電時(shí)間、通電時(shí)間t t一樣一樣. .結(jié)論結(jié)論: :電流越大電流越大, ,電熱越多電熱越多. .(3)(3)研討電熱研討電熱Q Q跟通電時(shí)間跟通電時(shí)間t t的關(guān)系的關(guān)系. .條件條件: :電流電流I I、電阻、電阻R R一樣一樣. .結(jié)論結(jié)論: :通電時(shí)間越長(zhǎng)通電時(shí)間越長(zhǎng), ,電熱越多電熱越多. .焦耳定律焦耳定律1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :2.2.公式公式:Q=I2Rt:Q=I2

15、Rt3.3.單位單位:I-:I-安安,R-,R-歐歐,t-,t-秒秒,Q-,Q-焦焦. . 1. 1.如圖是研討電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些要素有如圖是研討電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些要素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)關(guān)的實(shí)驗(yàn), ,以下分析正確的選項(xiàng)是以下分析正確的選項(xiàng)是 ( () )A.A.甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都運(yùn)用了控制變量法甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都運(yùn)用了控制變量法B.B.甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后, ,左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多C.C.乙實(shí)驗(yàn)是為了研討電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系乙實(shí)驗(yàn)是為了研討電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D.D.乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后, ,右側(cè)右

16、側(cè)U U形管中液面的高度差比左形管中液面的高度差比左側(cè)的大側(cè)的大檢測(cè)反響檢測(cè)反響 解析解析:甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中用到的研討方法是控制甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中用到的研討方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法變量法和轉(zhuǎn)換法,A正確正確;甲實(shí)驗(yàn)兩電阻絲串聯(lián)甲實(shí)驗(yàn)兩電阻絲串聯(lián),經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)電阻絲的電流和通電時(shí)間一樣電阻絲的電流和通電時(shí)間一樣,右側(cè)電阻阻值大右側(cè)電阻阻值大,由由焦耳定律可知焦耳定律可知,右側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多右側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多,右側(cè)容器內(nèi)空右側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量多氣吸收的熱量多,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤;乙實(shí)驗(yàn)乙實(shí)驗(yàn),右側(cè)電阻絲與另一右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)電阻絲并聯(lián),左右空氣盒中電阻絲阻值和通電時(shí)間左右空氣盒中電阻絲阻值和通電時(shí)

17、間一樣一樣,經(jīng)過(guò)電阻的電流不同經(jīng)過(guò)電阻的電流不同,所以研討電流產(chǎn)生的熱所以研討電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系量與電流的關(guān)系,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤;乙實(shí)驗(yàn)乙實(shí)驗(yàn),右側(cè)電阻絲與另一右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián)電阻絲并聯(lián),左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時(shí)左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時(shí)間一樣間一樣,由焦耳定律可知由焦耳定律可知,左側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多左側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多,那么那么左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量多左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量多,氣體壓強(qiáng)大氣體壓強(qiáng)大,即左側(cè)即左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大形管中液面的高度差比右側(cè)的大,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤.應(yīng)選應(yīng)選A. 1. 1.如圖是研討電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些要素有如圖是研討電流經(jīng)過(guò)

18、導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些要素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)關(guān)的實(shí)驗(yàn), ,以下分析正確的選項(xiàng)是以下分析正確的選項(xiàng)是 ( () )A.A.甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都運(yùn)用了控制變量法甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都運(yùn)用了控制變量法B.B.甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后, ,左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多C.C.乙實(shí)驗(yàn)是為了研討電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系乙實(shí)驗(yàn)是為了研討電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D.D.乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后, ,右側(cè)右側(cè)U U形管中液面的高度差比左形管中液面的高度差比左側(cè)的大側(cè)的大A A檢測(cè)反響檢測(cè)反響2.2.如下圖電路中如下圖電路中, ,知知R1R2,R1R2,閉合開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)

19、S S后后 ( () )A.A.電流經(jīng)過(guò)電流經(jīng)過(guò)R1,R2R1,R2產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q1Q2Q1I2I1I2C.R1,R2C.R1,R2兩端的電壓兩端的電壓U1U2U1U2D.R1,R2D.R1,R2耗費(fèi)的電功率耗費(fèi)的電功率P1P2P1P2A A 3.一根阻值為50 的電阻絲,兩端加上100 V的電壓時(shí),通電1 min所產(chǎn)生的熱量為 J,電阻絲耗費(fèi)的電功率為 W. 1.2104200 4. 4.家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由四只標(biāo)有四只標(biāo)有“220 V220 V750 W750 W的同規(guī)格發(fā)熱的同規(guī)格發(fā)熱燈組成燈組成, ,當(dāng)四只燈泡同時(shí)正常任務(wù)當(dāng)四只燈泡同時(shí)正常任務(wù)100 s100 s時(shí)時(shí), ,發(fā)熱燈產(chǎn)生的熱量是發(fā)熱燈產(chǎn)生的熱量是J,J,此過(guò)此過(guò)程能