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第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
【学习目标】
1.知道电流的热效应，理解焦耳定律。
2.知道电热器的原理及构造，了解电热的利用和防止。
3.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象。
4.能应用焦耳定律公式进行简单的计算。
【学习重点】
焦耳定律的理解与应用。
【学习难点】
焦耳定律的理解与应用。
【自主预习】
1.电流的热效应
电流通过导体时将电能转化为 的现象叫做电流的热效应。只要有电流通过导体，因为导体有一定的电阻，就会发生电流的热效应。
2.焦耳定律
（1）焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比。
（2）用公式表示Q= 。
3. 电热的利用和防止
（1）电热的利用：各种电热器都是利用 的设备，例如 、电热水器、电熨斗等。
（2）电热的防止：如果用电器聚集的电热过多，温度过高，有可能烧坏电器，甚至引发火灾。电脑主机里装有风扇、散热器等，都是为了加快 。
【探究新知】
探究点一 电流的热效应
（一）电流的热效应
[小组合作学习]阅读课本120页：完成以下问题：
1.电流通过导体时___________，这种现象叫做电流的热效应。
2.___________ 都利用了电流的热效应。
（二）焦耳定律
1.[演示实验]给电炉丝通电，电炉丝发红，说明产生热量较多；与之相连的导线并没有发红，说明产生的热量的较少。电流通过导体产生热量的多少有哪些因素有关？
猜想：可能跟导体的___________、通过导体的___________、___________有关。
2.[演示实验]电热与电阻、电流的关系
（1）取两个阻值不同的电阻串联起来，通电相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化；
实验现象：___________侧液柱较高，电流通过 侧的电阻丝产生的热量多。
实验结论： 。
（2）取两个阻值相同的电阻，其通过的电流不同，加热相同的时间，观察U形管两边的液面的高度的变化。
实验现象： 侧液柱高，电流通过 侧电阻丝产生的热量多。
实验结论： 。
3.[自主学习]自学课本100页的内容，完成下列问题：
（1）焦耳定律的内容？
电流通过导体产生的热量跟___________成正比，跟导体的___________成正比，跟___________成正比。
（2）焦耳定律的表达式：___________。公式中的电流I的单位是___________，电阻R的单位是___________，通电时间t的单位是___________，热量的单位是___________。
[点拨]
①当电流通过某些用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量等于消耗的电能，即Q=W=UIt=I2Rt=。
②当电流通过电风扇、电动车、电脑这些用电器时，电能主要转化为其他形式的能，只有少部分能量转化为内能，此时Q＜W，Q=I2Rt。
4.[学以致用]
①我们学习了焦耳定律，你能回答当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？
。
②你知道“直流融冰”新技术，即在输电线路中输入3000A左右的大电流，对冰熔化的物理原理吗？
。
5.[例题1]一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，在5min内共产生多少J热量？
6.[例题2]四个电阻器的电阻分别为R1、 R2、R3、R4。如图甲所示，电阻为R1、R2的电阳器串联后接在电压为U的电路中；如图乙所示，电阻为R3、R4的电阻器并联后也接在电压为U的电路中。已知R1=R3，R2=R4，R1>R2。
（1）电阻为R1和R2的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
（2）电阻为R3和R4的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
7. [想想议议]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
。
探究点二 电热的利用和防止
[自主学习]阅读教材101页“电热的利用和防止”，解答下列问题：
1.电热对我们是有利还是有害的？
。
2.生活中我们是如何利用电热的？
。
3.有时电热会给我们造成什么危害？我们又是如何防止的呢？
。
【当堂练习】
1.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇和一床电热毯，接入家庭电路中，通电时间相同，下列说法正确的是（ ）
A. 电风扇产生的热量多 B. 电热毯产生的热量多
C. 二者产生的热量一样多 D. 无法比较二者产生的热量
2.电流具有热效应，学习了电流的热效应后，关于电热的下列几个说法错误的是（ ）
A．电热会烧毁电器元件，引发火灾，有百害而无一利
B．电流通过任何用电器都或多或少地会产生热量
C．因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护
D．为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热
3. 如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面的高度的变化反应密闭空气温度的变化，下列说法正确的是（　　）
A．该实验装置是为了探究导体产生的热量与电阻的关系
B．将左边容器中的电阻丝换成10Ω的电阻丝后，就可以探究电流产生的热量与电阻的关系
C．通电一段时间后，左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
D．该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少的
4．将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的____效应引起的。某段输电线路的总电阻为0.5Ω，输送电流为100A，每输电1min，这段线路便会损耗______J的电能。
5．某同学用如图甲所示的实验装置探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关，两个透明容器中封闭着等量的空气。
（1）实验中通过观察_____________来比较电流通过导体所产生热量的多少；
（2）采用图乙中的实验装置探究“电流产生的热量跟电流是否有关”时，右边透明容器中应该选用阻值为____Ω的电炉丝；
（3）电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线几乎不发热的现象可以用图_____（填“甲”或“乙”）的实验结论来解释。
6. 一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，求：
（1）电烙铁的额定功率有多大？
（2）电烙铁在额定电压下通电10min产生多少热量？
（3）当实际电压只有额定电压的80%时，电烙铁的电阻保持不变，此时电烙铁的实际功率是多少？
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。
。
参考答案
第4节 焦耳定律
【自主预习】
1.内能 2.（1）二次方 电阻 通电时间 （2）I2Rt 3.（1）电热 电饭锅 （2）散热
【探究新知】
探究点一 电流的热效应
（一）1.电能转化成内能 2.电烤箱、电炉、电饭锅、电热毯等
（二）1.电阻 电流 通电时间
2.
（1）右 右 在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多
（2）左 左 在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流越大，导体产生的热量越多
3. （1）电流的二次方 电阻 通电时间
（2）Q=I2Rt 安培（A） 欧姆（Ω） 秒（s） 焦耳（J）
4.①通过电炉丝和导线的电流相等，导线的电阻比电炉丝的电阻小，根据Q=I2Rt，当I、t相等时，所以电阻丝很热，导线几乎不发热
② 利用了电流的热效应
5. 6480J 解析：通过电阻丝的电流为：=0.6A，电流产生的热量为：Q=I Rt =(0.6A) ×60 ×5×60s =6480J。
6.（1）R1 （2）R4
解析：（1）在串联电路中，通过电阻为R1和R2的两个电阻器的电流相等，根据Q=I2Rt，当I、t相等时，Q与R成正比，由于R1>R2，因此相同时间内电阻为R1的电阻器产生的热量多。
（2）在并联电路中，电阻为R3和R4的两个电阻器两端的电压相等，根据公式Q=可知电压相同时，相同时间内导体放出的热量与它们的电阻成反比，且R3>R4，所以相同时间内电阻为R4的电阻器产生的热量多。
7.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。
探究点二 电热的利用和防止
1.既有利又有害
2.电熨斗、电饭锅、电热水器等
3.烧坏用电器；烫伤；电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热，使用时一定要把防尘布罩拿开。电脑里安装了微型风扇，把热吹走。
【当堂练习】
1.B 2.A 3.C 4.热 3×105
5.（1）U形管两液面高度差 （2）5 （3）甲
6.（1）40W （2）2.4×104J （3）25.6W
解析：（1）电烙铁的额定功率P=UI= =
（2）电烙铁在额定电压下通电10min产生的热量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J
（3）实际电压U实=80%U=80%×220V=176V
电烙铁的实际功率P实= =

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