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焦耳定律 第十八章 第4节 点此播放教学视频 学习目标 1、通过阅读知道电流的热效应 2、知道焦耳定律,会用焦耳定律进行计算 3、了解电流做功与电热的区别 4、能用焦耳定律解释简单的电学现象 点此播放教学视频 生活中,许多用电器通电后,都伴有热现象产生。请举例说明。 点此播放教学视频 一、电流的热效应: 电流通过导体时,导体会发热,电能转化为内能,这种现象叫做电流的热效应。 电流通过导体产 生热的多少跟什么因素有关? 点亮的灯泡过一会儿会烫手,说明什么? 导线和电熨斗串联,为什么电熨斗很热而导线并不很热?说明什么? 点此播放教学视频 [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 点此播放教学视频 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 阅读课文P99页演示。 点此播放教学视频 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。 点此播放教学视频 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。 阅读P100页演示。 点此播放教学视频 [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, 点此播放教学视频 焦耳(James Prescott Joule,1818—1889),英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验,研究热和功的关系。通过大量的实验,于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 焦 耳 点此播放教学视频 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 点此播放教学视频 Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端,在 5 min内共产生多少热量? 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 解: 例题 I = = = 0.6 A U R 36 V 60 Ω 点此播放教学视频 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,还有少量的内能。 Q热<W 三、电能和电热关系 电能 内能+机械能 点此播放教学视频 例2· 一个额定电压为12V的小型电动机模型正常工作时,测得通过电动机模型的电流是0·5A,工作10min,消耗的电能为 J。在这10min内,该电动机模型线圈产生的热量是360J,则电动机模型线圈的电阻时 Ω。 例3 电炉丝通电一段时间后,热得发红,而连接它的导线却几乎不发热,这主要是因为 ( ) A.导线的绝缘皮隔热 B.通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 C.导线散热比电炉丝快。 D.导线的电阻远小于电炉丝的电阻。 3600 2.5 D 点此播放教学视频 1.电热的利用 利用电热孵化器孵小鸡 用来加热 电热器的优点: 清洁卫生,没有环境污染,热效率高,还可以方便地控制和调节温度。 四、电热的利用和防止 电热器的主要组成部分是发热体,由电阻率大,熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的。 很多情况下我们
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