新人教版初中物理18.4《焦耳定律》课件 (1).ppt

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1、 1 灯泡发光一段时间后 用手触摸灯泡有什么感觉 为什么 2 电风扇使用一段时间后 用手触摸电动机部分有什么感觉 为什么 发烫 是电流的热效应 问题 焦耳定律 第十八章第 节 1 知道电流的热效应 2 知道焦耳定律 会用焦耳定律进行计算 3 能用焦耳定律解释简单的现象 生活中 许多用电器通电后 都伴有热现象产生 请举例说明 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 一 电流的热效应 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 想想议议 猜想与假设 1 可能与电阻有关 电阻越大 电流热效应越大 电流的热效应与那些因素

2、有关 2 可能与电流有关 电流越大 电流热效应越大 3 可能与通电时间有关 通电时间越长 电流热效应越大 设计实验 讨论1 当一个物理量被猜测与多个因素有关 应用什么方法去研究 答 控制变量法 讨论2 用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量 答 转换法 电热 气体 或液体 受热膨胀 观察产生热量的多少 实验中 通过观察U形管中液面高度的变化来判断产生热量的多少 实验过程与实验现象 1 在电流和时间相同的情况下 研究热量和电阻的关系 2 在电阻和时间相同的情况下 研究热量和电流的关系 3 在电流和电阻相同的情况下 研究热量和时间的关系 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

3、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 观察实验 焦耳 JamesPrescottJoule 1818 1889 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 1 内容 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 2 公式 Q I2Rt3 单位 焦耳 J 二 焦耳定律 纯电阻

4、电路 电能 内能 QI2Rt WUIt M 非纯电阻电路 电能 内能 其它形式的能 W E其 Q UIt I2Rt Q 1 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 2 当电扇工作时 消耗的电能主要转化为电机的机械能 W Q热 三 电能和电热关系 Q I2Rt 0 6A 2 60W 300s 6480J 一根60 的电阻丝接在36V的电源两端 在5min内共产生多少热量 答 在5min内共产生6480J热量 解 例题 例2 某电动机上标有 220V 2A 它的线圈电阻

5、为5 当它正常工作一分钟后 消耗的电能为多少 线圈中产生的热量为多少 如没有其他能量的损失 则得到多少的机械能 解 消耗的电能为 W总 UIt 220V 2A 60S 26400J 线圈中产生的热量为 Q I2Rt 2A 2 5 60S 1200J 得到的机械能为 W机 W总 Q 26400J 1200J 25200J 例题 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 想想议议 前面两个现象的解释 1 第一个为什么因为灯泡和电线流过相同的电流 灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得

6、多 根据焦尔定律Q I2Rt可知 在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多 因此 灯泡热得发光 电线的发热却察觉不出来 第二个为什么大功率的用电器用电线连接在照明电路中时 由于照明电路的电压是一定的 从P UI可知 在电线的电阻相同的情况下 跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多 根据Q I2Rt可知 在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多 因此跟用电器相连的电线显著发热 有可能烧坏它的绝缘皮 甚至引起火灾 2 讨论 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

7、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 1 电热的利用 电热水器 电饭锅 电熨斗 电孵化器等等 2 电热的防止 电视机后盖的散热窗 电脑主机里面的小电风扇等等 四电热的利用和防止 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 为了通风散热 电脑运行时要用微型风扇及时散热等等 2 电热的危害 1 将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上 若R1 5 R2 通电后问那根火柴先被点燃 A R1在上的火柴B 在R2上的火柴C 同时点燃D 无法确定 2 要使电热器在单位时间内放出的热量减少一半 则应使

8、A 通过它的电流减小一半B 它两端的电压减小一半C 它的电阻减小一半D 电压和电阻均减小一半 练习 小结 一 电流的热效应1 定义 电流通过导体导体会发热的现象 2 实质 电能转化为内能 二 电热器1 定义 将电能转化为内能的装置 2 原理 电流的热效应 3 组成 电热器的主要组成部分是发热体 三 焦耳定律 控制变量法转换法 1 内容 电流通过导体产生的热量 与电流的平方成正比 与导体的电阻成正比 与通过时间成正比 2 公式 Q I2Rt3 单位 电流 安 A 电阻 欧 时间 秒 s 热量 焦 J 灯泡接入电路中时 灯泡和电线中流过相同的电流 灯泡和电线都要发热 可是实际上灯泡热得发光 电线的

9、发热却觉察不出来 这是为什么 烫手 不烫手 着火了 why 家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾 这又是为什么 前面两个现象的解释 1 第一个为什么因为灯泡和电线流过相同的电流 灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多 根据焦尔定律Q I2Rt可知 在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多 因此 灯泡热得发光 电线的发热却察觉不出来 第二个为什么大功率的用电器用电线连接在照明电路中时 由于照明电路的电压是一定的 从P UI可知 在电线的电阻相同的情况下 跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多 根据Q I2Rt可知 在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多 因此跟用电器相连的电线显著发热 有可能烧坏它的绝缘皮 甚至引起火灾 2 讨论