焦耳定律教科版动画课件

实验验证
探究三：产热多少与电流大小的关系
R'
电阻丝
R在通电时间、电阻相同时，电流越 结论：大 的产生的热量多。
12/11/2019
R
演示
返回
有以上实验可知：
电流通过导体产生的热量与 电阻，电流和通电时间有关
实验结论
结论1. 在通电电流和通电时间相同的条
件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下，
求：1 ）消耗的电能W。
2 ）产生的热量Q。
已知：电动机 U=380V I=10A R=2 Ω t=1s 求： （ 1）W （2）Q
解：1 ） W＝UIt ＝380×10×1J ＝3800J
2 ） Q＝I2Rt ＝10 ×10 ×2 ×1J ＝200J
练一练
1、导体的电阻为5 Ω ，通过它的 电流为2A，在1秒内，导体上电能 转化为多少J的热？
电热的影响因素
利用如图所示的装置探
究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．
两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧
瓶A中的金属丝电阻比较小，
A
烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻 比较大．两瓶煤油中温度计可以显示
B
煤油的温度．
（1）根据控制变量法的研究思想，应该使这两个烧瓶中煤油的质
量 相等 ．
（2）实验中，发现烧瓶B中温度计的示数升高的快．这表明： 在 电流 和通电时间相同的情况下，导体的电阻越 大 ，电流产
【练习1】：某电热器电阻丝的电阻是 2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生 的热量是多少焦？
解：Q= I2Rt=(1A)2 × 2Ω × 60S =120J
12/11/2019
【练习2】：为了研究温度对种子发芽的 影响,课外活动小组要做一只电烘箱,要求 在10min内产生6×104J的热量,接用的是家 庭电路,请计算一下这只电烘箱电热丝的电 阻是多少?
非纯电阻电路的电热（Q）计算：Q<W【电能少部分转化为内能】
×× × Q=UIt
Q=Pt
【定义式】
欧姆定律
I U R
× 导出式： W=UR2 t
代换法
对于非纯电阻电路：计算电热只有一个公式：Q=I2Rt
计算电能只有一个公式：W=UIt
计算机械能只有一个公式：W机械=W—Q
12/11/2019
【例题】：一台电动机正常工作时线圈两 端的电压为380伏，线圈的电阻为2欧,线圈 中的电流为10安,若这台电动机正常工作1秒 钟，
(1)研究电阻大小对产生热量的影响 3.设计实验、验证假设
要研究电阻对产生热量多少的影响，应该控制 通电时间 和 电流 不变，则可以让两个阻值不同的电阻 串联
（串联／并联）后接入电路。
控制 I、R、t
1、如何控制电流相同？
让电阻串联
2、如何控制电阻大小相同？
用2个相同的电阻
12/11/2019
电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，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 = Pt = UIt = IR It = I2Rt 考考你：
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？
原因：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。
导体中有电流通过的时候，导体要发热，电 能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
电热器就是利用电流的热效应工作的 电热器的主要组成部分是发热体。 发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝
缠绕在绝缘材料上制成的。
感受生活
思考？
产生的热量与哪些因素有
关呢?
12/11/2019
……
科学探究的过程
提出问题 电流通过电热器所产生的热量多少与哪些因素有关？
生的热量越 多 。
12/11/2019
R
R
R
R
研究电热与I的关系，那么就要控制
电阻 和通电时间不变。所以就设计以上的电路，用了相同的
电热丝来保证电阻相同。那么怎样使并联的两个电阻电流不同呢？
移动滑动变阻器的滑片
。
最后发现：电流大的那个支路，煤油的示数上升的快。所以表明
在电阻和通电时间相同的情况下，导体的电流越 大，电流产生的 热量越 多 。
电热跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律.
1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正 比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.
2.公式： Q = I2Rt
3.单位：I-安，R-欧，t-秒，Q-焦.
注意：热量跟电流的平方成正比，若通过一个 用电器的电流增加到3倍时，它产生的热量增
大到 9 倍
6.3 焦耳定律
12/11/2019
常见的电热的应用
热 得 快 电炉
电热水壶
电热毯
12/11/2019
电暖气
电熨斗
上周六，我们班刘炜琨同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作 业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也 没打开，很高兴。 可是 用手一摸电视机后盖 后就发现，刘 炜琨刚看过电视。
电功和电热的关系 （ W 和 Q 的关系）
①在电热器电路 (只有电阻的电路)中：（电能几乎 全部转化为内能）
W=Q
（W= UIt） =（Q=I2Rt） ②在其他电路中：（如电流通过电动机做功时，大部分 电能转化为机械能）
W> Q
（W= UIt） > （Q=I2Rt） (W＝UIt =W其他＋Q)
3.电流产生热量的其他表达式
12/11/2019
电热的应用
1.电热器:
利用电流做功将 电 能转换为 内 能的装置.
2.电热器的原理:
利用电流的 热效应 制成的加热设备。 电热器主要组成部分是 发热体 。它是由电阻 率 大 。熔点 高 的合金丝制成的加热设备。
12/11/2019
三、电热的利用和防止
1、电热的利用：电热水器、电 饭锅、电熨斗、电孵化器等等。
合理猜测 制定计划
猜想依据
实验验证
得出结论 交流讨论
12/11/2019
合理猜测
why ？
不烫手 烫手
12/11/2019
why ？
根据此现象， 你能提出什么 问题？
现象：
电炉丝和导线通过的电流相同。 为什么电炉丝热发红可以烧水， 而导线却几乎不发热？
合理猜测
why ？ 着火了！
12/11/2019
12/11/2019
【练习5】：
当0.2安的电流通过一金属线时产生的
热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4
安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，
那么Q2是Q1的 (
12/11/2019
观察电热的方法：
方法二 （转化法） 方法三
电热丝发热使 煤油升温而膨胀
电热丝发热， 点燃火柴
12/11/2019
想一想 议一议
1、如何研究通电导体的电阻(R)大小对产生热量的影响 2、如何研究通电导体中电流(I)大小对产生热量的影响 3、如何研究导体的通电时间(t)对产生热量的影响 为完成探究，还需什么器材。
12/11/2019
1.一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,
在5min内共产生多少热量？
解： 通过电阻丝的电流为：I= _U_ R
=
36V 60Ω
=0.6A
电流产生的热量为：Q=I2Rt
=(0.6A)2×60Ω×5×60s
=6480J
答，电阻丝在5min内共产生6480J热量。
焦耳定律的理论推导
12/11/2019
实验中，几个重要的问题，你能回答出来吗？
1、为什么选用煤油，而没有用水？（ D ）
A．因为煤油有颜色便于观察 B．因为煤油有比较大的热值 C．因为煤油有比较小的密度 D．因为煤油有比较小的比热容
2、本实验电流产生热量的多少是通过什么方式来 表明的？ 3、通过什么样的连接方式可以使阻值不同的电阻丝 保持相同的电流？
2、如何控制电流大小I相同？
3、如何控制电阻R的大小不变？
4、通电时间t比较好控制。
12/11/2019
观察电热的方法：
电流通过导体产热,其中所产生的热量既看不见 也摸不着，如何测量呢？
（转化法）
既看不见 也摸不着 的科学量
转化
既看得见 也能测量 的科学量
转化
让电流产生的热 量被气体吸收， 通过观察气体的 热膨胀（观察玻 璃管内的水柱升 降或者温度计示 数大小）来测量。
2、标有“220V 800W”的电炉，接 在220V的电源上后，通过电炉的电 流为多少？通电1小时，电炉上有 多少J的电能转化为热？
3、有A、B两根电阻丝，电阻分别为 RA=3Ω，RB=2 Ω ， 并联后接入电压 为6V的电源上，这两根电阻丝上产生 热时的总功率为多少？
4、有A、B两根电阻丝，电阻分别 为RA=3 Ω ，RB=2 Ω ，串联后接入 电压为6V的电源上，这两根电阻丝 上产生热时的总功率为多少？
事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材 料是铜。
猜想三：导体通电时产生的热量多少与导 体的电阻大小有关。
实验方法:
制定计划
探究实验：探究电流的热效应跟哪些因素有关 ？
实验目的：
研究电流通过导体产生的热量Q 跟电
流大小I，电阻R和通电时间t的关系。
实验方法： 控制变量法
设计实验：
1、如何在实验中展示出电流产生的热量 Q的多少？
U U2
Q=W=Pt=UIt=U —— t= ——— t
RR
6、一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加电压为2V时，电流 为1A，电动机正常工作。 （1）电动机正常工作时的能量转化？ （2）电动机正常工作1min所产生的电能为多少J？ （3）电动机正常工作1min所产生的电热为多少J？ （4）电动机正常工作1min所提供的机械能为多少？ （5）如果想让电动机的电能全部转化为内能，可以怎样实施？