探究焦耳定律

第十五章電能與電功率15.4探究焦耳定律【學習目標】1．知道電流的熱效應及其在實際中的應用與控制.2．通過實驗探究通電導體放出的熱量跟哪些因素有關.在設計實驗的過程中運用控制變量法和轉換法.3．了解焦耳定律，用焦耳定律說明生活、生產(chǎn)中的一些現(xiàn)象，會用焦耳定律進行簡與的計算.核心考點：電熱的計算.【課前預習】1.電流通過導體時，通電導體產(chǎn)生的熱量,

跟

成正比，跟

成正比，

跟

成正比．2.科學家有著強烈的好奇心和執(zhí)著的探究精神，英國物理學家

做了大量實驗，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間的關系．為了紀念他做出的貢獻，人們將他的名字命名

為

的單位．3.一根阻值為10Ω的電阻絲，通過的電流為2A，通電20s電流產(chǎn)生的熱量為

J．電流的平方導線的電阻通電的時間焦耳熱量8004.下面不是利用電熱的實例（）A．用電飯鍋煮飯B．用電熨斗熨衣服C．電視機外殼有許多小孔D．用電熱壺燒水5.一臺電風扇和一個電熨斗，如果使用時消耗電能相同，產(chǎn)生的熱量（）A．一樣多B．電風扇較多C．電熨斗較多D．無法比較6.下列電器中，是主要利用焦耳定律來工作的是（）A．洗衣機B．電熱水煲C．電風扇D．電視機CCB【課堂精講】知識點1.通電導體放出的熱量跟哪些因素有關（1）猜想與假設：通電導體放出的熱量可能與導體的電阻、導體中的電流和通電時間有關（2）設計實驗

為了比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少，可以將電阻絲浸沒在一定質量的煤油中，通電時電阻絲產(chǎn)生的熱量會被煤油吸收，煤油的溫度就會升高.通電導體放出的熱量越多，煤油吸熱后升高的溫度也越多.我們可以通過溫度計示數(shù)的變化來比較電阻絲產(chǎn)生熱量的多少.a．探究導體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系要探究導體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關系，應選擇兩個阻值不同的電阻絲（如電阻為5的銅絲和電阻為10的鎳鉻合金絲）來進行實驗.研究時要控制通過兩個電阻絲的電流大小相等，因此，可將兩個電阻絲串聯(lián)在電路中.同時，注意通電時間的控制.b．探究導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關系要探究導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關系，應保持電阻值和通電時間不變，改變通過電阻絲的電流，這可以跟電阻絲串聯(lián)一個滑動變阻器，通過移動滑動變阻器的滑片來改變電路中的電流.(3)進行實驗：a.按電路圖連接電路，通電前，先記下瓶中煤油的初始溫度t0；通電后，沒經(jīng)過相同的時間（如1min），就記錄一次兩支溫度計的示數(shù)，并記錄在表一中.

溫度t/oC電阻Rt0t1t2t3t4R1=R2=b.保持通電時間相同，調節(jié)滑動變阻器改變通過電阻絲的電流大小，觀察R1電阻絲所在液體的變化，將測量記錄結果記錄在表二中.

溫度t/oC電阻I/At0t1t2t3t4I1=I2=I3=（4）實驗結論：a．當電流一定時，導體的電阻越大，熱量產(chǎn)生的熱量就越多b．當電阻一定時，通過導體的電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多c．實驗還得出，通電時間越長，導體產(chǎn)生的熱量越多通電導體產(chǎn)生的熱量與導體的電阻、導體中的電流以及通電時間有關.導體的電阻越大、通電時間越長，通電導體產(chǎn)生的熱量越多.【例1】小明利用如圖所示的裝置探究“導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系”．圖中兩只燒瓶內盛有質量和溫度相同的煤油，溫度計可顯示瓶中煤油的溫度，煤油中都浸著一段橫截面積相同、長度不同的鎳鉻合金絲，已知甲瓶中的鎳鉻合金絲比乙瓶中的長．（1）請用筆畫線代替導線將電路連接完整，

要求閉合開關、滑動變阻器的滑片向右移動時電路中電流變大；（2）正確連接電路，閉合開關后，可以觀察到

（選填“甲”或“乙”）瓶中溫度計的示數(shù)升高得更快，這表明：在電流和通電時間相同的情況下，導體的電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多．（3）利用此裝置還可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與

的關系，實驗時移動滑動變阻器的滑片，觀察

（選填“同一”或“不同”）燒瓶內的溫度計示數(shù)升高的快慢．（4）小明認為，將該裝置改進后，還可以做“比較水和煤油比熱容的大小”的實驗，則他應將其中一燒瓶中的煤油換成水，對這部分水的具體要求是

，并且要使甲、乙兩燒瓶中金屬絲的電阻

．水和煤油吸熱的多少是通過

來反映的（選填“溫度計升高的示數(shù)”或“加熱時間”）．通過實驗，發(fā)現(xiàn)水的溫度上升較慢，表明

的比熱容比較?。揪毩?】小明利用圖所示的實驗裝置探究“導體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關系”．甲、乙兩瓶中裝有質量與初溫都相同的煤油，甲瓶中銅絲的電阻比乙瓶中鎳鉻合金絲的電阻?。?）實驗中煤油吸熱的多少是通過

來反映的（選填“溫度計示數(shù)”或“加熱時間”）．（2）為了在較短的時間內達到明顯的實驗效果，小明選用煤油而不用水做實驗，是因為煤油的比熱

容

水的比熱容．（選填“大于”或“小于”）．（3）通電一定時間后，乙瓶中的溫度計示數(shù)升高的快，由此得出的實驗結論是

．（4）該實驗中用到的研究物理問題的方法是

．溫度計示數(shù)小于在電流和通電時間相同時，導體電阻越大產(chǎn)生的熱量越多控制變量法知識點2.焦耳定律（1）內容：電流流過導體時產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比.這個規(guī)律叫做焦耳定律.（2）公式：Q=I2RtQ表示電流流過導體時產(chǎn)生的熱量，單位是J；I表示通過導體的電流，單位是A；R表示導體的電阻，單位是；t表示通電時間，單位是s.（3）導出公式：Q=Pt；Q=UIt；Q=這三個公式只適用于電能全部轉化為內能的情況，也就是電流所作的功全部用來產(chǎn)生熱量的純電阻電路中.【例2】（2014?遵義）一臺電爐通電后電爐絲熱的發(fā)紅，與電爐絲連接的導線卻不怎么熱，這臺電爐的額定電壓為220V，額定功率為1100W，與電爐絲連接的導線的電阻為0.1Ω，電爐正常工作10min，通過導線的電流為

，導線上產(chǎn)生的熱量是

【練習2】（2014?達州）一臺線圈電阻為0.3Ω電動機，接在12V的電源上時，通過電動機的電流為0.5A，在2min內電流產(chǎn)生的熱量是

J，轉化成的機械能是

J．9711知識點3.電流熱效應的應用的控制（1）電流熱效應的應用電熱器是利用電熱的主要設備，它是利用電流的熱效應來加熱的設備.如：電烙鐵、電熨斗、電爐、電熱毯、電飯鍋等.（2）電流熱效應的控制對于不予要熱量的用電器，電流熱效應是一種浪費甚至會造成危害，因此就有必要把這部分熱量散發(fā)出去.如電視機后蓋上開了很多孔來通風散熱，電動機的外殼有很多翼狀散熱片，使用時與軸相連的扇葉還向散熱片吹風，這些都是為了把電熱及時的散發(fā)出去.【例3】電熨斗通電一段時間后變得很燙，而連接電熨斗的導線卻不怎么熱，這主要是因為（）A．導線的絕緣皮隔熱B．通過導線的電流小于通過電熨斗的電流C．導線散熱比電熨斗快D．導線的電阻遠小于電熨斗電熱絲的電阻【練習3】下列情況中不屬于防止電熱危害的是（）A．電視機的后蓋有許多孔B．電腦機箱內有小風扇C．電動機外殼有許多散熱片D．家電長時間停用，隔一段時間應通電一次D【隨堂檢測】1.為了探究“電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟什么因素有關”，某同學將兩段阻值不同的電阻絲R1、R2分別密封在兩個完全相同的燒瓶中，并設計了如圖所示的甲、乙兩套裝置，已知所用蓄電池電壓相等且保持不變，R1＜R2，裝入燒瓶的煤油質量相等，下列有關此探究活動的各種表述，錯誤的是（）A．在此實驗中，電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少是通過溫度計示數(shù)變化的大小體現(xiàn)出來的B．甲裝置可探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與

電阻是否有關C．比較相同通電時間內a，c兩支溫度計示數(shù)變

化情況，可探究電流產(chǎn)生的熱量與電流是否有關D．在相同的通電時間內，d溫度計所在燒瓶中的電阻絲產(chǎn)生的熱量最多D2.（2014?衡陽）將兩根電阻絲R1、R2分別插入甲、乙兩瓶等質量煤油中，串聯(lián)接入電路，R1：R2=2：3．通電一段時間后，R1、R2產(chǎn)生的熱量之比為（）A．3：2B．2：3C．4：9D．9：43.下列例子中，能防止電