资源简介

(共35张PPT)
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
教学分析
课前准备
学习目标
1.通过生活实例，认识电流的热效应。
2.理解焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
3.了解电热的利用和防止。
课前准备
教学分析
学习重点 ：通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关。
学习难点 ：对焦耳定律的理解及焦耳定律在实际生活中的应用。
学习方法 ：实验探究法；自主探究学习法；合作学习法；归纳总结学习法。
相关准备：学生电源、导线、开关、U 形管、橡胶导管、电阻丝(5 Ω两根、10Ω一根)、 红墨水、带接线柱的密闭玻璃容器、小灯泡。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
有一天，小明放学回家后接到妈妈的电话，妈妈嘱咐他好好写作业，不要看电视。
妈妈回家时看到小明在写作业，电视机也没打开，很高兴。
妈妈用手摸了一下电视机的后盖就知道小明偷偷看过电视。
小明的妈妈是根据什么判断小明看过电视的
电视开机时内部元件会发热，即使关掉，热量也不会马上散掉。
想一想
情境引入
像电水壶烧水、电熨斗熨衣服时，电器都会发热，这就是电流的热效应。
今天咱们就来学习电流热效应的规律——焦耳定律。
互动新授
知识点一 电流的热效应
1.定义
如图是通电的电炉丝。
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
互动新授
2.影响电流产生热量多少的因素
探究问题：电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线中通过的电流相同。
为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热
换句话说，电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关
想一想
互动新授
猜想：
(1)跟导体的电阻有关。
(2)跟导体的材料有关。
(3)跟导体两端的电压有关。
(4)跟电功率有关。
......
互动新授
物理学家通过大量的实验发现，电流通过任何导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关。
接下来咱们通过实验来验证。
互动新授
互动新授
①两段电阻丝的阻值不同，串联在一起，探究的是电流的热效应与什么因素有关系
实验中控制了电流、通电时间、密封容器中的空气质量不变；
电阻丝的阻值不同，探究的是电流的热效应与电阻的关系。
想一想
互动新授
②两个透明容器中装着等量的空气，U 形管中液面高度的变化反映了什么
U 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。
③在此实验中我们控制了什么量不变
实验中控制了电流、通电时间、密封容器中的空气质量不变。
总结：
在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多。
互动新授
下面我们改装实验：
互动新授
①左右两个容器中的电阻相同，通过的电流相同吗
通过哪段电阻丝的电流大
它们通过的电流不相同，左边通过的大。
②在这种情况下，我们控制了什么量不变
左右密封容器中的电阻相同，通电时间相同，左右密闭容器中的空气质量相同。
想一想
互动新授
③我们探究的是电流的热效应跟什么因素有关
探究电流的热效应跟电流的关系。
若电阻相同、通过的电流相同、通电时间不同，那么U形管中液面的高度会怎样变化
若电阻相同、通过的电流相同，通电时间越长，电阻产生的热量越多。
想一想
互动新授
知识点二 焦耳定律
英国物理学家焦耳做了大量的实验，最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻、通电时间的关系。
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。
用公式表示为：Q=I2Rt。
互动新授
大家回顾一下电功。
电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W，即
Q=W=UIt 。
根据欧姆定律U=IR，就得到Q=I Rt。
焦耳定律公式的推导
互动新授
焦耳定律的应用
我们学习了焦耳定律，现在你知道为什么电炉工作时，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热吗
电炉丝和导线串联，通过的电流和通电时间相同，但电炉丝的电阻要比导线的电阻大得多，所以产生的热量不同。
【例题】 四个电阻器的电阻分别为R 、R 、R 、R 如图18.4-5甲所示，电阻为R 、R2的电阻器串联后接在电压为U的电路中；如图18.4-5乙所示，电阻为R 、R 的电阻器并联后也接在电压为U 的电路中。已知R =R ，R =R ，R >R 。
(1)电阻为R 和 R 的两个电阻器，
在相同时间内哪个放出的热量多
互动新授
【例题】 四个电阻器的电阻分别为R 、R 、R 、R 如图18.4-5甲所示，电阻为R 、R2的电阻器串联后接在电压为U的电路中；如图18.4-5乙所示，电阻为R 、R 的电阻器并联后也接在电压为U的电路中。已知R =R ，R =R ，R >R 。
(2)电阻为R 和 R 的两个电阻器，
在相同时间内哪个放出的热量多
互动新授
互动新授
这道例题中的四个电阻有什么关系
R =R ，R =R ，R >R 。
提示：
图甲中R 、R2两个电阻是串联的。
串联电路中各处的电流相等，总电压等于各部分电压之和。
因此，要解答第(1)题，我们应用的公式显然是Q=I Rt。
想一想
互动新授
下面是第（1）题的解题过程：
在图甲串联电路中，通过电阻为R 和R2的两个电阻器的电流相等。
根据焦耳定律Q=I Rt,
当I、t相同，Q与R成正比，由于R >R ,
所以在相同时间内R 放出的热量比R2放出的热量多。
互动新授
图乙中R 、R 两个电阻是并联的。
在并联电路中干路电流等于各个支路
电流之和， 各个支路电压相等。
要解答第(2)题，我们再直接应用Q=I Rt这个公式就不方便了，那么 应该怎样比较这两个电阻产生的热量呢
想一想
互动新授
我们能否利用欧姆定律I=，将Q=I Rt进行变形
将I=代入Q=I Rt，
可以得到Q=（） Rt＝t
这个公式是Q=I Rt的导出公式，大家请用这个公式来解答第(2)题。
互动新授
在图乙并联电路中，R 、R 两端的电压相等。
根据Q=t，
由于R >R4,
在相同时间内，R 放出的热量比R 放出的热量多。
互动新授
Q=I Rt是焦耳定律的基本公式，在串联电路中多被使用。
在通过的电流相等时，电阻越大，时间越长，电阻上产生的热量越多。 Q=t是焦耳定律的导出公式，在并联电路中多被使用。
在电压相等时，电阻越小，时间越长，电阻上产生的热量越多。
总结
互动新授
电热的利用和防止
我们知道了电流通过导体时会有热效应，生活中哪里会用到电热呢
电热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器、电热毯……
电热的利用在生活中很常见，那么有时我们不需要电热，又有哪些防止电热的方法呢
【例1】张洪同学在探究并联电路电流规律时，通过如图所示的电路完成实验后，他只记录了两个电流表的示数分别为0.2A和0. 1A。
则0. 2A应当是电流表 的示数；
巩固拓展
【解析】
并联电路中总电流大于支路电流。
A
【例1】张洪同学在探究并联电路电流规律时，通过如图所示的电路完成实验后，他只记录了两个电流表的示数分别为0.2A和0. 1A。
若电阻 R 和 R2的阻值均为2Ω，则电路的总电阻 (选填“大于”“等于”或“小于”)2 Ω；
【解析】由欧姆定律得电路总电压：
U=I R =0.1A×2Ω=0.2V,
总电阻R===1Ω。
巩固拓展
小于
【例1】张洪同学在探究并联电路电流规律时，通过如图所示的电路完成实验后，他只记录了两个电流表的示数分别为0.2A和0. 1A，则通电1minR 产生的热量是 J。
【解析】Q=I12R t=(0.1A) ×2Ω×60s=1.2J。
巩固拓展
1.2
【 例 2】 晓丽在A 国留学。妈妈去看她时从国内带去一个电饭锅，在A国使用时晓丽的妈妈发现这个电饭锅好像变“懒”了，煮熟同样一锅饭需要的时间比在国内需要的时间长了许多。
巩固拓展
为查明原因，晓丽查看了电饭锅铭牌，发现其上标有“220 V 550 W”字样，她恍然大悟。原来 A 国的家庭电路电压为110V。
假设电饭锅电阻值不变：
(1)该电饭锅的电阻值为 Ω。
巩固拓展
【解析】电饭锅电阻是纯电阻，由电饭锅铭牌及P=UI变形式可得：R===88Ω。
88
为查明原因，晓丽查看了电饭锅铭牌，发现其上标有“220 V 550 W”字样，她恍然大悟。原来 A 国的家庭电路电压为110V。
假设电饭锅电阻值不变：
(2)用此电饭锅煮熟同样一锅饭，在A国所需时间是在中国所需时间的 倍 。 (注：煮熟同样一锅饭需吸收相同的热量)
巩固拓展
【解析】所需热量Q相同。由Q=t得，Q=t1=t2
因为A国家庭电路电压=，所以t =4t1
4
课堂小结
(一)电流的热效应
(二)焦耳定律
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=I Rt
电能全部转化为内能：Q=W=UIt
(三)电热的利用和防止

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