18.4《焦耳定律》概述.ppt

人教版义务教育教科书 设计人：张同民 第十八章 第４节 焦耳定律 各种用电器的热量从哪里来的？ 电流通过导体时电能转化成热，这个现象叫做电流的热效应。 情境导入 　　电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。 一、电流的热效应 教学目标 知道电流的热效应 知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算 能用焦耳定律解释简单的现象 自主学习及合作交流 1、电流通过导体产生的热量跟导体的______________成正比，跟通过导体的______________成正比，跟通电______________成正比。 2、Q =I2Rt，Q表示产生的______________，单位是______________I表示通过导体的______________，单位是______________；R表示______________，单位是______________；t表示______________单位是______________，（计算时单位要一致！） 3、研究焦耳定律时，采用______________法 电阻 电流的二次方 时间 电流产生的热量 焦耳 电流 安培 电阻 欧姆 通电时间 秒 控制变量法 4 电热器是利用电流的_______________制成的加热设备，如：电热水器、_______________电热毯等。 5电热的防止：在用电器上开散热窗、加散热片、安装_______________，都是为了_______________? 热效应 电饭锅 电风扇 降温 　　电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 想想议议 [猜想与假设] 1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大 电流的热效应与那些因素有关？ 2.可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大 3.可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大 [设计实验] 讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用 什么 方法去研究？ 答:控制变量法 讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？ 答：转换法 电热—— 气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少 实验中，通过观察U形管中液面高度的变化 来判断产生热量的多少， 实验过程与实验现象： （1）在电流和时间相同的情况下， 研究热量和电阻的关系； （2）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系； （3）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系； 电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? 演示实验 实验装置 实验1：研究电热与电阻关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 　　在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 实验2：研究电热与电流关系 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 　　在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 观察实验 焦耳（James Prescott Joule 1818－1889 ） 焦耳，英国物理学家，一生致力于实验研究。用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。根据所测量电流通过电阻放出的热量，提出焦耳定律。他的研究为能量守恒定律的建立奠定了基础。为了纪念他对科学发展的功绩，能量和功的单位被命名为“焦耳”。 2、焦耳定律 （2）焦耳定律公式： Q=I2Rt Q——热量——焦（J） I ——电流——安（A） R ——电阻——欧（Ω） t ——通电时间——秒（s） 焦耳定律公式的理论推导 电流流过导体时，如果电能全部转化为热，而没有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，即Q = W。 W ＝Pt P＝UI， ∴Q＝I2Rt. U=IR =UI·t ＝ IR ·I·t ＝ I2Rt 　　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 = I2Rt? 　　3．单位：焦耳（J） 二、焦耳定律 　　1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即 　　Q = W = UIt = I2Rt 　　如：电暖器，电饭锅，电炉子等。 　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： 　　W＞Q热 三、电能和电热关系 电能 内能+机械能 Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 　　一根 60