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焦耳定律公开课幻灯片

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  • 卖家[上传人]:F****n
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    • 1、,第十八章 电功和电功率 第四节 焦耳定律,复习回顾,1、电流做功的过程的本质是 过程。,2、说出你知道的计算电功的公式。,3、对下面的用电器进行分类,A:日光灯 B:暖手宝C:手电筒 D: 洗衣机 E:可充电玩具小汽车 F:电扇 G:电饭煲 H:电视机 I:取暖器 J:电吹风 K:饮水机,第一类: 第二类: 第三类:,电能转化为其它形式能量的,W=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt,家中常用的电热器,看一看,热得快,电暖气,电熨斗,电热毯,想一想,定义:电流流过导体时,导体就要发热,这种现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流的基本效应。,1、电流流过导体时,导体产生的热量的多少与哪些因素有关呢?,现象: 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?,根据此现象,你能做出怎样的猜想?,why ?,合理猜测1,why ?,合理猜测2,根据此现象,你又能做出怎样的猜想?,跟电流有关,跟电阻 有关,跟时间有关,合理猜测,实验名称:,实验方法:,实验猜想:,研究电流通过导体产生的热量Q 跟电流大小I,电阻R和通电时间t的关系。,实验设计:,1、如何在实验中展示出

      2、电流产生的热量Q的多少? 2、如何控制电流大小I相同? 3、如何控制电阻R的大小不变? 4、通电时间t比较好控制。,控制变量法,探究电流产生的热量跟哪些因素有关?,制定方案,1、如何控制电流相同?,让电阻串联,2、如何控制电阻大小相同?,用2个相同的电阻,返 回,探究如何控制 I、R、t,电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见 也摸不着,如何测量呢?,产生的热量既看不见也摸不着的科学量,既液面的高度变化看得见也能测量的科学量,转化,转化,(转化法),寻找观察电热的方法,电阻丝,结论:,实验验证1,探究一:电热多少与电阻大小的关系,电阻丝,结论:,实验验证2,探究二:电热多少与通电时间的关系,电阻丝,结论:,实验验证3,探究三:电热多少与电流大小的关系,1.内容:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比.,2.公式: Q = I2Rt,3.单位:I-安,R-欧,t-秒,Q-焦.,注意:热量跟电流的平方成正比,若通过一个用电器的电流增加到3倍时,它产生的热量增大到 倍,9,英国物理学家焦耳做了大量的实验,于1840年最先精确地确定电热跟电流、电阻和

      3、通电时间的关系,即焦耳定律.,得出结论,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 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。焦耳逝世后,为了纪念焦耳,人们把功和能的单位定为焦耳。,焦 耳,电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?,演示实验,实验装置,实验1:研究电热与电阻关系,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。,实验2:研究电热与电流关系,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。,根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.,纯电阻电路:W=Q=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt,非纯电阻电路:WQ (WUIt =W其他Q),焦耳定律适用于任何用电器的热量计算,对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2 t/R 来计算热量.,Q = W = UIt = I2Rt,又W = UIt,若电流做的功全部用来产生热量即Q = W,注

      4、意:,交流讨论,1、当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1,若使通过的电流增加到0.4安时,在相同的时间内产生的热量为Q2,那么Q2是Q1的 ( ) A、2倍 B、4倍 C、0.25倍 D、0.5倍,B,2、两个电热器的电阻之比为43,通过相同的电流,在相等的时间里产生的热量之比为_;若两个电热器的电阻相同,通过的电流强度为13,在相等的时间里产生的热量之比为_。,43,19,3、某电热器电阻丝的电阻是2欧,当1安的电流通过时,1分钟产生的热量是多少焦?,解:Q= I2Rt=(1A)2 2 60S=120J,制电热器(要求电热丝材料电阻率大、熔点高) 制白炽灯,电流热效应的利用和预防,常见的电热的应用,电炉,电热毯,热得快,电热水壶,电暖气,电熨斗,电热的预防,计算机显示器的散热孔,计算机CPU的散热风扇,提出问题,电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关?,科学探究的过程,合理猜想,实验验证,制定方案,得出结论,交流讨论,电流通过电热器所产生热量的多少可能与I、R、T有关。,控制变量法、转换法。,猜想正确,Q与I、R、T有关,Q = I2Rt,纯电阻电路中W=Q;非纯电阻

      5、电路WQ,1,2,3,焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比.,公式: Q = I2Rt,纯电阻电路:W=Q=Pt=UIt=U2/R t=I2Rt,非纯电阻电路:WQ (WUIt =W其他Q),电热的好处是可以制作各种电热器;坏处是浪费不必要的电能甚至可能引发火灾。,1、利用如图所示的装置探究“导体产生 的热量与电阻大小的关系” 两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝,烧 瓶A中的金属丝电阻比较小, 烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝,电阻 比较大两瓶煤油中温度计可以显示 煤油的温度 (1)根据控制变量法的研究思想,应 该使这两个烧瓶中煤油的质量 ,(2)实验中,发现烧瓶B中温度计的示数升高的快这表明: 在 和通电时间相同的情况下,导体的电阻越 ,电流产 生的热量越 。,相等,电流,大,多,R,R,2、研究电热与电流的关系,那么就要控制 和通电时间不变。所以就设计以上的电路,用了相同的 电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢? 。 最后发现:电流大的那个支路,煤油的示数上升的快。所以表明 在电阻和通电时间相同的情况下,导体的电流越 ,

      6、电流产生的 热量越 。,R,R,电阻,移动滑动变阻器的滑片,大,多,1)为什么选用煤油,而没有用水?( ),3、实验中,几个重要的问题,你能回答出来吗?,3)通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝保持相同的电流?,2)本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来表明的?,A因为煤油有颜色便于观察 B因为煤油有比较大的热值 C因为煤油是绝缘体、可以增强实验的安全性 D因为煤油有比较小的比热容,C、D,4.电热器:利用电流做功将 能转换为 能的装置.,5.电热器的原理: 利用电流的 制成的加热设备。 电热器主要组成部分是 。它是由电阻率 。熔点 的合金丝制成的加热设备。,电,内,热效应,发热体,大,高,【练习6】:下面各种用电器的额定功率均为100W,当它们都正常工作时,单位时间内电流产生热量和做的电功说法正确的是( ),1、电扇 2、灯泡、3、电饭煲 4、电脑,:因为功率相同,所以产生热量和所做的电功都相等。 :电饭煲产生的热量最多,做的电功都相等。 :电饭煲产生的热量最多,做的电功也最多。 :电饭煲和灯泡产生的热量和所做电功一样多。,B,【练习7】:为了研究温度对种子发芽的影响,课外活

      7、动小组要做一只电烘箱,要求在10min内产生6104J的热量,接用的是家庭电路,请计算一下这只电烘箱电热丝的电阻是多少?,解:因为是纯电阻电路,所以 Q=W= I2Rt=U2 /Rt 即: R=U2 /Qt =(220V)2 / (6104J )10 60S =484,【练习8】:某小电动机正常工作时的电压为12V,正常工作时的电流为2A,经检测,该电动机的绕线电阻为2。求(1)该电动机正常工作5S产生的热量Q (2)该电动机的效率。,解(1)Q=I2Rt=(2A)22 5S=40J (2)电动机5S内做的电功 W=UIt=12V2A5S=120J 其中机械功: W机=W-Q=120J-40J=80J 机械效率:=W机/W=80J/120J=66.7%,【练习8】:某电动机标有“6V1A”字样,能在10S内将质量为1Kg的砝码提升4.8米,求(1)该电动机的效率(2)电动机的电阻R,(2)因为电动机是非纯电阻电路,所以 Q=W20% =(6V1A10s) 20 % =12J R=Q/I2t =I2J/(1A)2 10S=1.2,解:(1)=W机/W电=Gh/UIt =(1Kg10N/kg4.8m)/(6V1A10s) =80%,小知识 -勿将空调靠近窗帘,祝大家学习进步 再见,如图是一个电热毯的简化电路图,电源电压为220V,R1是发热电阻,R2是阻值为616的分压电阻,S是控制电热毯工作状态的开关。S转到触点1为断开状态;S转到触点2为低温状态;S转到触点3为高温状态,此时功率为100W。求: (l)当开关S转到触点3时。电热毯的发热电阻R1是多少? (2)当开关S转到触点2时, 通过电路的电流是多少安? 发热电阻R1消耗的功率是 多少瓦特?,

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