1、第十八章 電功率第4節(jié) 焦耳定律人教版 物理 九年級(jí) 下冊(cè)電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? 電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?1. 理解焦耳定律，并能用焦耳定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，會(huì)解釋有關(guān)電熱現(xiàn)象；了解電熱的利用和防止。2.在實(shí)驗(yàn)中過(guò)程，體驗(yàn)控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力，養(yǎng)成實(shí)事求是和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。利用電流的熱效應(yīng)來(lái)加熱的設(shè)備：_。電熱器電熱水器電熱水壺電爐電烤箱電飯鍋電熱取暖器 這些用電器工作時(shí)有什么共同特點(diǎn)？知識(shí)點(diǎn) 1電流的熱效應(yīng)點(diǎn)亮的燈泡過(guò)一會(huì)兒會(huì)燙手，說(shuō)明什么？導(dǎo)

2、線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不很熱？說(shuō)明什么？電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)？猜想：與電流、電阻、時(shí)間有關(guān)。觀察與猜想討論1：當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)該用什么方法去研究？ （控制變量法）討論2：實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察什么現(xiàn)象來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少？（轉(zhuǎn)換法）實(shí)驗(yàn)裝置當(dāng)電流通過(guò)電阻絲時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹，導(dǎo)管里面原來(lái)一樣高的液柱就會(huì)逐漸上升。電流產(chǎn)生的熱量越多，液面就會(huì)上升得越高。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察_來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。 管中液面上升的高度這種研究方法叫實(shí)驗(yàn)方法R1 = 5 R2 = 10 A在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻

3、產(chǎn)生的熱量越多?，F(xiàn)象：電阻較大的這邊的液柱上升較高。結(jié)論：控制不變的量是：_、_。電流通電時(shí)間實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系點(diǎn)擊圖片播放實(shí)驗(yàn)視頻I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多?，F(xiàn)象：電流較大的這邊的液柱上升較高。結(jié)論：控制不變的量是：_、_。電阻通電時(shí)間實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系點(diǎn)擊圖片播放實(shí)驗(yàn)視頻圖是課本“探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體電阻間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)透明容器中封閉著等量的空氣，電路正確連接后，通電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 （ ）A左邊容器電阻絲中的電流比右邊容器電阻

4、絲中的電流大 BU形管中液面高度的變化反映電阻絲產(chǎn)生熱量的多少 C要保持兩個(gè)電阻絲兩端電壓相等 D通電時(shí)間相同，兩個(gè)容器中空氣吸收的熱量相同 B兩電阻絲串聯(lián)電流相等熱量的多少不能直接觀察，可通過(guò)U型管液面高度差的變化來(lái)反映電路中兩電阻串聯(lián)，電流相等，各電阻分得電壓不等根據(jù)Q=I2Rt可知，I和t相同時(shí)，電阻大的電阻絲產(chǎn)生的熱量較多Q = I R t 熱量 電流 電阻 時(shí)間J A S公式：物理量：?jiǎn)挝唬?電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。知識(shí)點(diǎn) 2焦耳定律焦耳（James Prescott Joule，18181889），英國(guó)物理學(xué)家。用近40 年

5、的時(shí)間做了400 多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，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(shí)間的關(guān)系。物理學(xué)史 當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的熱量Q 就等于消耗的電能W，即：Q = W = UIt = I2Rt (如：電暖器、電飯鍋、電爐子等)此時(shí)：Q=W=Pt=UIt = U2Rt適用于純電阻電路（只發(fā)熱）= I2Rt【問(wèn)題回顧】電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)的電流相同。為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？原因：導(dǎo)線與電熱絲串聯(lián)，電流、時(shí)間都相同，導(dǎo)線電阻遠(yuǎn)小于電爐絲電阻， 由Q= I2Rt可知，導(dǎo)線產(chǎn)生的熱

6、量少。電能和電熱關(guān)系 例題 一根60的電阻絲接在36V的電源上，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？解：通過(guò)電阻絲的電流為：電流產(chǎn)生的熱量為： Q=I2Rt=(0.6A)260560s=6480J還有其他方法嗎？U2Q=W=R t額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟桑娮柙酱?，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事?答：前者說(shuō)電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說(shuō)，電阻越大，單位時(shí)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?cè)趹?yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。想想議議2. 小明在

7、一次野炊活動(dòng)中，將中間剪得較窄的口香糖錫箔紙（可看做導(dǎo)體）接在干電池正負(fù)兩極上，如圖所示，錫箔紙較窄處最先燃燒。這是因?yàn)榕c長(zhǎng)度相同的錫箔紙較寬處相比，較窄處 （ ）A電阻較大 B電流較大 C電壓較小 D電功率較小 A材料和長(zhǎng)度相同時(shí)，導(dǎo)體越細(xì)，電阻越大串聯(lián)電路中各處的電流相等錫箔紙較窄處電阻大，電壓較大錫箔紙較窄處電壓大，電功率較大（相當(dāng)于純電阻電路） 當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能（有用功），同時(shí)，電動(dòng)機(jī)線圈也會(huì)發(fā)熱（額外功）：電能（W） 內(nèi)能（Q）+機(jī)械能（E）W = UIt Q =I2Rt E=WQ 當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電但轉(zhuǎn)子被卡住時(shí)，消耗的電能只會(huì)讓電動(dòng)機(jī)線圈發(fā)熱，此時(shí)，W

8、=UIt=Q=I2Rt 有關(guān)電動(dòng)機(jī)的電熱討論例題 家用電風(fēng)扇正常工作時(shí)電流為0.3A，電阻等效為200，求在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？消耗的電能，轉(zhuǎn)化的機(jī)械能是多少？效率呢？解：消耗的電能（總的）為：電流產(chǎn)生的熱量為： Q=I2Rt=(0.3A)2200300s=5.4103JW=UIt=220V0.3A300s=1.98104J機(jī)械能(有用）：E=WQ=1.98104J5.4103J=1.44104J效率：= EW1.44104J1.98104J100%100%=72.7%=3.一直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0V電壓的

9、電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0A。求：（1）電動(dòng)機(jī)線圈電阻。 （2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？ （3）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率多大？ （4）如果在動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？解：（1）當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，由歐姆定律得，電機(jī)的內(nèi)阻為： （2）當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，輸出功率為：P輸出=P電P內(nèi)=UI I2R=2V1A （1A）20.5=1.5W； （3）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率：（4）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子突然被卡住時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于純電阻，發(fā)熱功率為：電飯鍋電烙鐵熱得快電熱毯電熨斗1電熱的利用電熱器的優(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。電熱孵化器知識(shí)點(diǎn) 3電

10、熱的利用和防止 很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)高。如電視機(jī)的后蓋有很多孔，是為了通風(fēng)散熱；電腦運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等。2防止電熱的危害散熱窗散熱風(fēng)扇將用電器燒壞使絕緣材料老化1.（安徽中考）如圖所示的電路中，電源電壓保持6V不變，電阻R1=10，R2=20，閉合開(kāi)關(guān)S，則R1消耗的電功率為_(kāi)W；若通電30s，電阻R2產(chǎn)生的熱量為_(kāi)J。0.4 24 解：由電路圖可知，電路中的電流：R1的電功率P1=I2R1=（0.2A）210=0.4W電阻R2產(chǎn)生的熱量Q2=I2R2t（0.2A）22030s=24J連接中考2.（2018廣安）如圖，燈泡L上標(biāo)有“6V 3W”字樣，電源電壓6V且保持

11、不變，定值電阻R=8（不計(jì)燈絲電阻的變化）。只閉合S1和S3，電阻R在100s產(chǎn)生的熱量是_J；電路在工作狀態(tài)下，整個(gè)電路消耗的最小功率是_W。4501.8U2RL=_P(6V)2=3W=12RL =12解析 只閉合S1和S3，電阻R與燈泡并聯(lián)，電阻R兩端的電壓為電源電壓6V，電阻R在100s產(chǎn)生的熱量：U2Q=W=_R(6V)2t=8100s=450J;解析 閉合開(kāi)關(guān)S2，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1、S3，電阻R和燈泡L串聯(lián)，使接入電路的阻值最大，則整個(gè)電路消耗的電功率最小。最小電功率：U2P最小=R+RL(6V)2=8+12=1.8W連接中考連接中考3.（2019無(wú)錫）如圖所示，在接線柱間接入熔絲和銅絲

12、，熔絲電阻大于銅絲。接通電源，閉合開(kāi)關(guān)S，依次閉合各小燈泡支路的開(kāi)關(guān)，可以看到電流表的示數(shù)逐漸增大；再閉合電爐絲支路的開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)熔絲被熔斷。下列說(shuō)法正確的是（）實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電路超負(fù)荷運(yùn)行會(huì)引起安全事故實(shí)驗(yàn)中通過(guò)熔絲的電流大于銅絲通電相同的時(shí)間，熔絲所產(chǎn)生的熱量多于銅絲隨著支路開(kāi)關(guān)依次閉合，熔絲最終熔斷說(shuō)明電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流強(qiáng)度有關(guān)A只有 B只有 C只有 D都正確 B連接中考4.（2019云南）一只標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡，接在電源電壓為12V的電路中，為使其正常發(fā)光，應(yīng)_（選填“串”或“并”）聯(lián)一個(gè)電阻（小燈泡燈絲電阻不變），該電阻通電20s產(chǎn)生的熱量是_J。串60燈泡正常工作電流

13、：電阻分壓：UR=UUL=12V6V=6VIR=IL=0.5AQ=URIt=6V0.5A20s=60J連接中考5.（2019大慶）某電熱水壺及其銘牌如圖所示，小明為了測(cè)量該電熱水壺的實(shí)際功率和加熱效率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： 關(guān)掉家里所有用電器，將該電熱水壺裝滿水，接通電熱水壺，測(cè)得壺中水溫度從25上升到35所用的時(shí)間為50s，同時(shí)觀察到家中“220V 10（40）A 3 200imp/kWh”的電子式電能表的指示燈閃爍了80imp，水的比熱容c水=4.2103J/（kg）。請(qǐng)結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：連接中考（1）除電子式電能表外，小明還需下列哪些器材完成上述兩個(gè)測(cè)量_。（選填器材前面

14、的序號(hào)）刻度尺 溫度計(jì) 電壓表 秒表 彈簧測(cè)力計(jì)（2）若小明利用水升溫吸熱計(jì)算消耗的電能，計(jì)算出電熱水壺的功率和實(shí)際功率相比_（選填“偏大”、“偏小”或“相等”），主要原因是_。（3）電熱水壺的實(shí)際功率是_W。（4）電熱水壺的加熱效率是_。偏小消耗的電能不可能完全轉(zhuǎn)化成水的內(nèi)能180084%1. 小明家電飯鍋的電源線壞了，他在網(wǎng)上新買(mǎi)了一根，使用時(shí)聞到橡膠的焦糊味，他立即拔下電源插頭，發(fā)現(xiàn)這根電源線很熱，其他用電器仍然正常工作。你認(rèn)為引起電源線過(guò)熱的原因可能是（）A電路的電壓過(guò)高 B新買(mǎi)的電源線過(guò)細(xì) C新買(mǎi)的電源線過(guò)粗 D新買(mǎi)的電源線過(guò)短B基礎(chǔ)鞏固題2. 將規(guī)格都是“220V 180W”的一臺(tái)

15、電冰箱、一臺(tái)電腦和一床電熱毯，分別接入同一家庭電路中，若通電時(shí)間相同，則下列說(shuō)法正確的是 （）A電冰箱產(chǎn)生的熱量最多 B電腦產(chǎn)生的熱量最多 C電熱毯產(chǎn)生的熱量最多 D三者產(chǎn)生的熱量一樣多 C基礎(chǔ)鞏固題3. 甲、乙兩電熱絲電阻之比為34，通過(guò)的電流之比為31，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為（）A274 B94 C49 D427 A基礎(chǔ)鞏固題4. 電熱水壺上標(biāo)有“220V 1800W”，小明發(fā)現(xiàn)燒水過(guò)程中熱水壺的發(fā)熱體部分很快變熱，但連接的電線卻不怎么熱，是因?yàn)閷?dǎo)線的電阻比發(fā)熱體的電阻_。在額定電壓下，燒開(kāi)一壺水用時(shí)3min20s，這段時(shí)間內(nèi)電熱水壺發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量為_(kāi)J。小3.6105基礎(chǔ)鞏固題用

16、如圖所示的裝置探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，相同燒瓶?jī)?nèi)裝滿了煤油。（1）燒瓶中裝入的煤油是_（選填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。（2）請(qǐng)根據(jù)實(shí)物電路，在虛線框圖內(nèi)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的電路圖。（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選用的兩電阻絲R1與R2的阻值應(yīng)_，通過(guò)R1的電流_通過(guò)R2的電流。R2 R1絕緣體相等小于能力提升題（4）通電一段時(shí)間后，乙燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度較大，說(shuō)明_。（5）小紅用如左下圖示的裝置，進(jìn)一步探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了燒瓶中玻璃管內(nèi)液面上升的高度h與電流的關(guān)系圖象，根據(jù)焦耳定律可知，右下圖中能正確反映hI關(guān)系的是_。 電阻和通電時(shí)間不變，電流越大產(chǎn)生的熱量越