第4節

焦耳定律

第4節【新課導思】我們在使用電暖氣時,導線和電暖氣中通過的電流相同,電暖氣很熱,而導線卻幾乎不怎么熱,這是為什么?【新課導思】【目標導學】1.知道電流的熱效應。2.通過探究,知道電流的熱效應與電流、電阻和通電時間有關。3.知道焦耳定律,并會應用焦耳定律進行計算。4.知道電熱的利用和防止。

【目標導學】【自主預習】1.電流的熱效應:定義:電流通過導體時_____轉化成_____的現象。2.探究電流通過導體時產生熱的多少與哪些因素有關:(1)探究電流通過導體時產生熱量與電阻的關系。①實驗思路:控制_____、_________不變,改變_____。②實驗結論:電流、通電時間相同時,_____越大,電阻產生的熱量越多。電能內能電流通電時間電阻電阻【自主預習】電能內能電流通電時間電阻電阻(2)探究電流通過導體時產生熱量與電流的關系。①實驗思路:控制_____、_________不變,改變_____。②實驗結論:電阻、通電時間相同時,_______________越大,電阻產生的熱量越多。電阻通電時間電流通過電阻的電流(2)探究電流通過導體時產生熱量與電流的關系。電阻通電時間電3.焦耳定律:(1)確定:英國物理學家_____最先精確地確定電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。(2)內容:電流通過導體產生的熱量跟_____________成正比,跟導體的_____成正比,跟_________成正比。(3)公式:______。焦耳電流的二次方電阻通電時間Q=I2Rt3.焦耳定律:焦耳電流的二次方電阻通電時間Q=I2Rt(4)電流通過導體時,如果電能全部轉化為內能,沒有同時轉化為其他形式的能量,電流產生的熱量Q_____消耗的電能W,即________。等于Q=W=UIt(4)電流通過導體時,如果電能全部轉化為內能,沒有等于Q=W4.電熱的利用和防止:(1)電熱的利用:_________、_______、_______、養雞場的電熱孵化器等。(2)電熱的防止:_______、散熱片、散熱扇等。

電熱水器電飯鍋電熨斗散熱孔4.電熱的利用和防止:電熱水器電飯鍋電熨斗散熱孔知識點一電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關1.提出問題:電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關?2.猜想與假設:電流產生的熱量可能與______________有關。參考答案:電流、電阻、通電時間知識點一電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關3.實驗方法:(1)由于電流產生的熱量可能與多個因素有關,故需要利用__________________法。(2)實驗中,電流通過導體產生熱量的多少無法直接顯示,通過________________________顯示產生熱量的多少,這種方法為______________。3.實驗方法:參考答案:(1)控制變量(2)U形管中液面的高度差轉換法參考答案:(1)控制變量4.進行實驗:(1)探究電流產生的熱量與電阻的關系。①實驗裝置:如圖所示,兩個透明容器中密封等量的空氣,兩個容器中都有一段電阻絲,兩電阻絲串聯,且右邊容器中的電阻比較大。4.進行實驗:②實驗現象:通電一段時間后,發現與右邊容器相通的U形管液面高度差較大。③實驗結論:__________________________。②實驗現象:通電一段時間后,發現與右邊容器相通的U形管液面高參考答案:在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,電阻產生的熱量越多參考答案:在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,電阻產(2)探究電流產生的熱量與電流的關系。①實驗裝置:如圖所示,兩個密閉容器中的電阻一樣大,在右邊容器的外部,將一個電阻和這個容器內的電阻并聯。(2)探究電流產生的熱量與電流的關系。②實驗現象:通電一段時間后,發現與左邊容器相通的U形管液面高度差較大。③實驗結論:____________________。②實驗現象:通電一段時間后,發現與左邊容器相通的U形管液面高參考答案:在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越大,電阻產生的熱量越多。參考答案:在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越5.【交流與討論】:實驗中,加熱空氣與加熱液體相比有什么優點?參考答案:一是安全,如果容器內是液體,則液體與電接觸,加熱空氣不會出現漏電的危險。二是省電,由于加熱的是空氣,因此耗電量非常小。三是空氣膨脹大,實驗效果更好。5.【交流與討論】:實驗中,加熱空氣與加熱液體相比有什么優點【示范題1】(2016·宜昌中考改編)采用如圖所示的裝置探究“電流產生的熱量跟什么因素有關”,接通電源,瓶內的空氣被加熱后膨脹,使U形管中的液面發生變化,通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內電阻絲的發熱多少。【示范題1】(2016·宜昌中考改編)采用如圖所示的裝置探究(1)如圖所示的是探究電流產生的熱量跟__________的關系,通電一段時間__________(選填“左瓶”或“右瓶”)內的電阻絲產生的熱量多。(1)如圖所示的是探究電流產生的熱量跟__________的(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電阻絲都放入瓶內,接通電源比較兩瓶內電阻絲發熱多少。此時該裝置是探究電流產生的熱量跟__________的關系,一段時間后電阻絲產生的熱量__________(選填“左瓶”“右瓶”或“兩瓶一樣”)多。(3)該實驗中用到了控制變量法和__________法。(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電阻絲都放入【精講精析】(1)裝置中,右邊兩個5Ω的電阻并聯后與左邊5Ω的電阻再串聯;根據串聯電路的電流特點可知,右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等,即I右=I左,兩個5Ω的電阻并聯,根據并聯電路的電流特點可知I右=I內+I外,比較可知I左>I內;兩瓶中電阻相等(均為5Ω),通電時間相等,電流不同,故探究的是電流產生的熱量跟電流的關系;通電一段時間后,由于電阻相同、【精講精析】(1)裝置中,右邊兩個5Ω的電阻并聯后與通電時間相同、I左>I內,根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內的電阻絲產生的熱量多。通電時間相同、I左>I內,根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電阻絲都放入瓶內,右瓶中兩根電阻絲對瓶內空氣進行加熱;根據并聯電路總電阻的計算公式可得,右瓶中兩根5Ω電阻絲的總電阻為2.5Ω,小于5Ω,即R左>R右;兩瓶內電阻絲的總電阻不相等,通電時間相等,電流相等,故探究的是電流產生的熱量跟電阻的關系;通電一段時間后,由于電流相同(即I右=I左)、通電時間相同、R左>R右,(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內的電阻絲產生的熱量多。(3)瓶內的空氣被加熱后膨脹,使U形管中的液面發生變化,通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內電阻絲的發熱多少。故該實驗還用到了轉換法。根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內的電阻絲產生的熱量多。答案:(1)電流左瓶(2)電阻左瓶(3)轉換答案:(1)電流左瓶(2)電阻左瓶【微點撥】(1)實驗中利用了控制變量法和轉換法。(2)在實驗中要使兩容器密閉,不能漏氣。(3)實驗結束時,要及時斷電,防止U形管里的水溢出。【微點撥】知識點二焦耳定律1.公式的應用:應用公式電熱(焦耳定律)適用范圍基本公式Q=I2Rt普遍適用導出公式Q=

t=UIt僅適用于純電阻電路,W=Q備注:計算時,公式中的各物理量要對應于同一導體或同一段電路。知識點二焦耳定律應用公式電熱(焦耳定律)適用范圍基本公式Q2.串、并聯電路中電熱與電阻的關系:(1)串聯電路:電熱與電阻成正比,即Q1∶Q2=R1∶R2。(2)并聯電路:通電時間相同時,電熱與電阻成反比,即Q1∶Q2=R2∶R1。2.串、并聯電路中電熱與電阻的關系:【示范題2】(2015·杭州中考)某同學根據如圖所示電路進行實驗,先用夾子夾住電動機轉軸使其不能轉動,閉合開關S,移動滑動變阻器滑片,記下電壓表讀數和電流表讀數;然后松開夾子,使電動機轉軸轉動,移動滑動變阻器滑片,記下電壓表讀數和電流表讀數。數據記錄如表:

【示范題2】(2015·杭州中考)某同學根據如圖所示電路進行U/VI/AW/JQ/J不轉動0.20.2W1Q1轉動3.01.2W2Q2U/VI/AW/JQ/J不轉動0.20.2W1Q1轉動3.0利用如表數據計算和分析:(1)電動機不轉動時,通電10s,電動機所做的電功W1和所產生的熱量Q1。(2)電動機轉動時,通電10s,電動機所做的電功W2和所產生的熱量Q2。(3)試比較W1和Q1的大小關系以及W2和Q2的大小關系,并分析其原因。利用如表數據計算和分析:【精講精析】本題考查電功與熱量的計算。(1)電動機不轉動時,電動機所做的電功:W1=U1I1t=0.2V×0.2A×10s=0.4J;因為I=

,所以電動機不轉動時電阻R=電動機所產生的熱量Q1=

Rt=(0.2A)2×1Ω×10s=0.4J。【精講精析】本題考查電功與熱量的計算。(2)電動機轉動時所做的電功W2=U2I2t=3.0V×1.2A×10s=36J,電動機轉動時電阻R與電動機不轉動時的電阻相等,電動機所產生的熱量:Q2=I22Rt=(1.2A)2×1Ω×10s=14.4J。(2)電動機轉動時所做的電功(3)通過上述計算可得,W1=Q1,W2>Q2,電動機未轉動時,電流流經線圈時電能全部轉化為內能,因此W1=Q1;電動機轉動時,電流流經線圈時電能一部分轉化為機械能,另一部分轉化為內能,因此W2>Q2。(3)通過上述計算可得,W1=Q1,W2>Q2,電動機未轉動答案:(1)0.4J

0.4J(2)36J

14.4J(3)W1=Q1,W2>Q2,電動機未轉動時,電流流經線圈時電能全部轉化為內能,因此W1=Q1;電動機轉動時,電流流經線圈時電能一部分轉化為機械能,另一部分轉化為內能,因此W2>Q2。答案:(1)0.4J0.4J第4節

焦耳定律

第4節【新課導思】我們在使用電暖氣時,導線和電暖氣中通過的電流相同,電暖氣很熱,而導線卻幾乎不怎么熱,這是為什么?【新課導思】【目標導學】1.知道電流的熱效應。2.通過探究,知道電流的熱效應與電流、電阻和通電時間有關。3.知道焦耳定律,并會應用焦耳定律進行計算。4.知道電熱的利用和防止。

【目標導學】【自主預習】1.電流的熱效應:定義:電流通過導體時_____轉化成_____的現象。2.探究電流通過導體時產生熱的多少與哪些因素有關:(1)探究電流通過導體時產生熱量與電阻的關系。①實驗思路:控制_____、_________不變,改變_____。②實驗結論:電流、通電時間相同時,_____越大,電阻產生的熱量越多。電能內能電流通電時間電阻電阻【自主預習】電能內能電流通電時間電阻電阻(2)探究電流通過導體時產生熱量與電流的關系。①實驗思路:控制_____、_________不變,改變_____。②實驗結論:電阻、通電時間相同時,_______________越大,電阻產生的熱量越多。電阻通電時間電流通過電阻的電流(2)探究電流通過導體時產生熱量與電流的關系。電阻通電時間電3.焦耳定律:(1)確定:英國物理學家_____最先精確地確定電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。(2)內容:電流通過導體產生的熱量跟_____________成正比,跟導體的_____成正比,跟_________成正比。(3)公式:______。焦耳電流的二次方電阻通電時間Q=I2Rt3.焦耳定律:焦耳電流的二次方電阻通電時間Q=I2Rt(4)電流通過導體時,如果電能全部轉化為內能,沒有同時轉化為其他形式的能量,電流產生的熱量Q_____消耗的電能W,即________。等于Q=W=UIt(4)電流通過導體時,如果電能全部轉化為內能,沒有等于Q=W4.電熱的利用和防止:(1)電熱的利用:_________、_______、_______、養雞場的電熱孵化器等。(2)電熱的防止:_______、散熱片、散熱扇等。

電熱水器電飯鍋電熨斗散熱孔4.電熱的利用和防止:電熱水器電飯鍋電熨斗散熱孔知識點一電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關1.提出問題:電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關?2.猜想與假設:電流產生的熱量可能與______________有關。參考答案:電流、電阻、通電時間知識點一電流通過導體時產生的熱量與哪些因素有關3.實驗方法:(1)由于電流產生的熱量可能與多個因素有關,故需要利用__________________法。(2)實驗中,電流通過導體產生熱量的多少無法直接顯示,通過________________________顯示產生熱量的多少,這種方法為______________。3.實驗方法:參考答案:(1)控制變量(2)U形管中液面的高度差轉換法參考答案:(1)控制變量4.進行實驗:(1)探究電流產生的熱量與電阻的關系。①實驗裝置:如圖所示,兩個透明容器中密封等量的空氣,兩個容器中都有一段電阻絲,兩電阻絲串聯,且右邊容器中的電阻比較大。4.進行實驗:②實驗現象:通電一段時間后,發現與右邊容器相通的U形管液面高度差較大。③實驗結論:__________________________。②實驗現象:通電一段時間后,發現與右邊容器相通的U形管液面高參考答案:在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,電阻產生的熱量越多參考答案:在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,電阻產(2)探究電流產生的熱量與電流的關系。①實驗裝置:如圖所示,兩個密閉容器中的電阻一樣大,在右邊容器的外部,將一個電阻和這個容器內的電阻并聯。(2)探究電流產生的熱量與電流的關系。②實驗現象:通電一段時間后,發現與左邊容器相通的U形管液面高度差較大。③實驗結論:____________________。②實驗現象:通電一段時間后,發現與左邊容器相通的U形管液面高參考答案:在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越大,電阻產生的熱量越多。參考答案:在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過電阻的電流越5.【交流與討論】:實驗中,加熱空氣與加熱液體相比有什么優點?參考答案:一是安全,如果容器內是液體,則液體與電接觸,加熱空氣不會出現漏電的危險。二是省電,由于加熱的是空氣,因此耗電量非常小。三是空氣膨脹大,實驗效果更好。5.【交流與討論】:實驗中,加熱空氣與加熱液體相比有什么優點【示范題1】(2016·宜昌中考改編)采用如圖所示的裝置探究“電流產生的熱量跟什么因素有關”,接通電源,瓶內的空氣被加熱后膨脹,使U形管中的液面發生變化,通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內電阻絲的發熱多少。【示范題1】(2016·宜昌中考改編)采用如圖所示的裝置探究(1)如圖所示的是探究電流產生的熱量跟__________的關系,通電一段時間__________(選填“左瓶”或“右瓶”)內的電阻絲產生的熱量多。(1)如圖所示的是探究電流產生的熱量跟__________的(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電阻絲都放入瓶內,接通電源比較兩瓶內電阻絲發熱多少。此時該裝置是探究電流產生的熱量跟__________的關系,一段時間后電阻絲產生的熱量__________(選填“左瓶”“右瓶”或“兩瓶一樣”)多。(3)該實驗中用到了控制變量法和__________法。(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電阻絲都放入【精講精析】(1)裝置中,右邊兩個5Ω的電阻并聯后與左邊5Ω的電阻再串聯;根據串聯電路的電流特點可知,右邊兩個電阻的總電流和左邊電阻的電流相等,即I右=I左,兩個5Ω的電阻并聯,根據并聯電路的電流特點可知I右=I內+I外,比較可知I左>I內;兩瓶中電阻相等(均為5Ω),通電時間相等,電流不同,故探究的是電流產生的熱量跟電流的關系;通電一段時間后,由于電阻相同、【精講精析】(1)裝置中,右邊兩個5Ω的電阻并聯后與通電時間相同、I左>I內,根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內的電阻絲產生的熱量多。通電時間相同、I左>I內,根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電阻絲都放入瓶內,右瓶中兩根電阻絲對瓶內空氣進行加熱;根據并聯電路總電阻的計算公式可得,右瓶中兩根5Ω電阻絲的總電阻為2.5Ω,小于5Ω,即R左>R右;兩瓶內電阻絲的總電阻不相等,通電時間相等,電流相等,故探究的是電流產生的熱量跟電阻的關系;通電一段時間后,由于電流相同(即I右=I左)、通電時間相同、R左>R右,(2)讓實驗裝置冷卻到初始狀態,把右瓶并聯的兩根電根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內的電阻絲產生的熱量多。(3)瓶內的空氣被加熱后膨脹,使U形管中的液面發生變化,通過觀察U形管的液面變化情況比較出瓶內電阻絲的發熱多少。故該實驗還用到了轉換法。根據焦耳定律Q=I2Rt可知,左瓶內的電阻絲產生的熱量多。答案:(1)電流左瓶(2)電阻左瓶(3)轉換答案:(1)電流左瓶(2)電阻左瓶【微點撥】(1)實驗中利用了控制變量法和轉換法。(2)在實驗中要使兩容器密閉,不能漏氣。(3)實驗結束時,要及時斷電,防止U形管里的水溢出。【微點撥】知識點二焦耳定律1.公式的應用:應用公式電熱(焦耳定律)適用范圍基本公式Q=I2Rt普遍適用導出公式Q=

t=UIt僅適用于純電阻電路,W=Q備注:計算時,公式中的各物理量要對應于同一導體或同一段電路。知識點二焦耳定律應用公式電熱(焦耳定律)適用范圍基本公式Q2.串、并聯電路中電熱與電阻的關系:(1)串聯電路:電熱與電阻成正比,即Q1∶Q2=R1∶R2。(2)并聯電路:通電時間相同時,電熱與電阻成反比,即Q1∶Q2=R2∶R1。2.串、并聯電路中電熱與電阻的關系:【示范題2】(2015·杭州中考)某同學根據如圖所示電路進行實驗,先用夾子夾住電動機轉軸使其不能轉動,閉合開關S,移動滑動變阻器滑片,記下電壓表讀數和電流表讀數;然后松開夾子,使電動機轉軸轉動,移動滑動變阻器滑片