18.4《焦耳定律》-2024-2025學年人教版初中物理九年級全一冊

焦耳定律小明趁爸爸、媽媽不在的時候偷偷看電視，然后在爸爸、媽媽回來之前把電視關掉，做到神不知鬼不覺。可是，聰明的媽媽每次回到家里只要摸一下電視，就知道小明有沒有看電視。

請問：小明的媽媽是怎么知道的呢？電視機工作時會發(fā)熱！觀察與思考電能內(nèi)能電能光能、機械能內(nèi)能能在實驗基礎上得出影響電流熱效應的因素，知道焦耳定律。02通過生活實例，認識電流的熱效應，了解能量的轉(zhuǎn)化。01學習目標會利用焦耳定律進行計算，會利用焦耳定律解釋生活中電熱的利用和防止。03電流的熱效應思考：鋼絲球絲和導線通過電流相同，為什么鋼絲球絲可以點燃火柴，而導線卻不能?電流通過導體時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應。問題：電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關?猜想：設計實驗：1．當一個物理量被猜測與多個因素有關，應用什么方法去研究？控制變量法2．用什么方法和器材去觀察和測量不可見的物理量？轉(zhuǎn)換法電熱——對水進行加熱，觀察升高的溫度；

氣體(或液體)受熱膨脹，觀察膨脹的多少與電阻、電流、時間有關實驗1：研究電熱與電阻關系R1=5ΩR2=10ΩA條件：容器相同，I相同，t相同結(jié)論：I

和t

相同時，R越大，Q越多。現(xiàn)象：右側(cè)U型管內(nèi)液面高度差大建立電路模型實驗2：研究電熱與電流關系條件：容器相同，R相同，t相同結(jié)論：R和t

相同時，I越大，Q越多?，F(xiàn)象：左側(cè)U型管內(nèi)液面高度差大R1=5ΩR2=5ΩAR3=5Ω建立電路模型問題：如何利用實驗裝置比較通電時間對電熱產(chǎn)生的影響？結(jié)論：I

和R

相同時，t越大，Q越多?？偨Y(jié)：電熱跟電流、電阻和通電時間有關，電流越大、電阻越大、通電時間越長，產(chǎn)生的電熱越多。焦耳定律焦耳（JamesPrescottJoule，1818—1889），英國物理學家。用近40年的時間做了400多次實驗，研究熱和功的關系。通過大量的實驗，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。焦耳定律Q=

I2Rt

內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。公式：理論推導：電流通過導體時，如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，而沒有同時轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W。即：Q=W=Pt=UIt=IR·It=I2Rt。思考：鋼絲球絲和導線通過電流相同，為什么鋼絲球絲可以點燃火柴，而導線卻不能?導線和鋼絲球絲串聯(lián)，通過它們的電流是一樣的，而鋼絲球絲的電阻比導線的電阻大的多，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同時間內(nèi)電流通過鋼絲球絲產(chǎn)生的熱量比通過導線產(chǎn)生的熱量多，因此金屬球絲可以點燃火柴，而導線卻不能。例題一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=

I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s

=6480J已知電阻R、電壓U、時間t，求產(chǎn)生的熱量Q；求熱量則利用公式Q=

I2Rt

，而I未知，則先利用I=求IUR額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。想想議議（p101）電熱的利用和防止1.電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞電熱器都是利用電流的熱效應工作的。用于加熱很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機的后蓋有很多孔，為了通風散熱；電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。2.電熱的防止電腦的微型風扇電視機的后蓋隨堂訓練（2023.齊齊哈爾改編）將電能輸送到幾百千米之外的用戶，在輸電線上會有能量的損耗，這主要是由于電流的_____效應引起的。某段輸電線路的總電阻為6Ω，輸送電流為100A，每輸電1min這段線路會損耗多少電能？熱解：損耗的電能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的電熱：

W耗=Q=I2Rt=(100A)2×6Ω×60s=3.6×106J=1kW·h隨堂訓練（2023.齊齊哈爾改編）將電能輸送到幾百千米之外的用戶，在輸電線上會有能量的損耗，這主要是由于電流的_____效應引起的。某段輸電線路的總電阻為6Ω，輸送電流為100A，每輸電1min這段線路會損耗多少電能？思考：如何減少輸電線路上的能量損耗？熱已知：某發(fā)電站輸電功率為P，從發(fā)電站到用戶的輸電線路電阻為r,如何減小線路上的熱量損失？用戶發(fā)電站Pr功率一定，P=UI電壓越大，電流越小。減少熱量損失減小電流I減小電阻r成本高難度大成本小難度低截止到2021年，我國制定特高壓輸電國際標準14項、國家標準50項、行業(yè)標準73項目。特高壓領域，中國制定的標準就是世界的標準。知識拓展：電能和電熱的關系電能：W=UIt熱量：Q=I2Rt純電阻電路：U=IR消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能I=URW=UIt=IR·It=I2Rt=Q=U2R電能W內(nèi)能Q機械能E電流扇葉轉(zhuǎn)動知識拓展：電能和電熱的關系電能：W=UIt熱量：Q=I2Rt非純電阻電路：W≠Q(mào)電風扇W=Q+EUIt=I2Rt+E某電動機上標有“220V，2A”它的線圈電阻為5?，當它正常工作1分鐘后，消耗的電能為多少？線圈中產(chǎn)生的熱量為多少？如沒有其他能量的損失，則得到多少的機械能？解：消耗的電能：W總=UIt=220V×2A×60s=26400J線圈中產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=(2A)2×5?×60s=1200J得到的機械能：W機=W總-