第十八章電功率第4節(jié)焦耳定律2022版課標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)，了解焦耳定律.2.能用焦耳定律說明生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象1.知道電流的熱效應(yīng).2.通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)電熱與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系.3.了解純電阻電路與非純電阻電路.了解生產(chǎn)生活中的電熱利用與防止真實(shí)任務(wù)將錫紙條的中間剪掉一些(如圖甲所示)，將錫紙條接在電池兩極，可以觀察到錫紙條最細(xì)的地方很快開始冒煙、著火，如圖乙所示.

(1)為什么錫紙條會(huì)著火？

(2)為什么是錫紙條最細(xì)的地方先著火？

(3)此時(shí)的電路是正常的電路嗎？這種電路有什么特點(diǎn)？說明了什么？

(4)生活中哪些地方可能會(huì)存在這種現(xiàn)象？該如何利用與防止？學(xué)習(xí)過程思考

觀察以下生活中常用的電器，回答問題.［討論］①這些用電器的主要功能都是用于

發(fā)熱

.

②這些用電器在工作過程中，都將

電

能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)

能.

歸納總結(jié)：電流通過導(dǎo)體將

電

能轉(zhuǎn)化成

內(nèi)

能的現(xiàn)象，叫作電流的

熱

效應(yīng).

電流的熱效應(yīng)現(xiàn)象發(fā)熱電內(nèi)電內(nèi)熱1.如圖的用電器中，主要是利用電流的熱效應(yīng)工作的是(D)A.電風(fēng)扇B.筆記本電腦C.LED臺(tái)燈D.電飯鍋D2.電風(fēng)扇、電烙鐵和電動(dòng)機(jī)上都標(biāo)有“220V

60W”字樣，它們都在額定電壓下工作相同時(shí)間.(1)電流大小

相等

，消耗的電能

相等

，電流做的功

相等

.(均選填“相等”或“不相等”)

(2)產(chǎn)生的熱量

C

(選填字母).

A.一樣多 B.電風(fēng)扇最多

C.電烙鐵最多 D.電動(dòng)機(jī)最多相等相等相等C(1)實(shí)驗(yàn)過程：分別連接如圖甲、乙所示電路，閉合開關(guān)，觀察比較U形管兩側(cè)液面高度差的變化.探究探究電熱與哪些因素有關(guān)(2)實(shí)驗(yàn)方法①U形管兩側(cè)液面高度差的變化，反映了

電阻產(chǎn)生熱量的多少

，運(yùn)用了

轉(zhuǎn)換

法.

②如圖甲所示，5Ω與10Ω的電阻

串

聯(lián)，目的是

控制電流和通電時(shí)間相等

，運(yùn)用了

控制變量

法.

③如圖乙所示，用一個(gè)5Ω的電阻與另一個(gè)5Ω的電阻并聯(lián)，目的是

改變電流大小

.

電阻產(chǎn)生熱量的多少轉(zhuǎn)換串

控制電流和通電時(shí)間相等控制變量改變電流大小(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①圖甲實(shí)驗(yàn)中，

右

邊U形管兩側(cè)液面高度差的變化更大.

②圖乙實(shí)驗(yàn)中，

左

邊U形管兩側(cè)液面高度差的變化更大.

③閉合開關(guān)后，觀察到每個(gè)U形管兩側(cè)液面高度差的變化都越來越

大

.

右左大(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論①

電流

與通電時(shí)間一定時(shí)，導(dǎo)體的

電阻

越大，產(chǎn)生的熱量越

多

.

②

電阻

與通電時(shí)間一定時(shí)，通過導(dǎo)體的

電流

越大，產(chǎn)生的熱量越

多

.

③

電流

與

電阻

一定時(shí)，

通電時(shí)間

越長，產(chǎn)生的熱量越

多

.

電流電阻多電阻電流多電流電阻通電時(shí)間多(5)評估與交流①圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，是通過加熱空氣，利用氣體的

熱脹冷縮

原理，讓U形管兩側(cè)的液面產(chǎn)生高度差.

②實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，U形管兩側(cè)液面高度最好調(diào)節(jié)到

相平

.

③圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，R3的電阻

不一定

(選填“一定”或“不一定”)要等于R2.

熱脹冷縮相平不一定(6)焦耳定律英國物理學(xué)家焦耳在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了焦耳定律：電流通過導(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，用公式表示為Q=

I2Rt

.

電流的二次方電阻通電時(shí)間I2Rt(7)請?jiān)谙旅姹砀裰惺崂砀魑锢砹繉?yīng)的單位.物理量

產(chǎn)生量

電流

電阻

通電間

符號(hào)QIRt單位及符號(hào)

焦耳J

安培A

歐姆Ω

秒s

產(chǎn)生的熱量電流電阻通電時(shí)間焦耳J安培A歐姆Ω

秒s

3.如圖是“探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置.R1、R2、R3是三個(gè)定值電阻，兩個(gè)容器中密封著等量的空氣，U形管中兩側(cè)液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化.下列說法正確的是(B)A.因?yàn)橐后w的熱脹冷縮，導(dǎo)致U形管兩側(cè)液面高度的變化B.R1與R2的阻值必須相等C.R2與R3的阻值必須相等D.拆下R3，即可探究“電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”B4.如圖是“探究電流產(chǎn)生熱量跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置.下列說法錯(cuò)誤的是(C)A.圖甲、乙裝置中的U形管不屬于連通器B.甲實(shí)驗(yàn)中，相同時(shí)間內(nèi)，電流通過左、右兩容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量之比為1∶2C.乙實(shí)驗(yàn)中，相同時(shí)間內(nèi)，電流通過左、右兩容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量之比為2∶1D.乙實(shí)驗(yàn)中，若將R3換成10Ω的定值電阻，電流通過左、右兩容器中電阻絲產(chǎn)生的熱量之比為9∶4C思考(1)在下圖方框內(nèi)補(bǔ)充電動(dòng)機(jī)工作過程的能量流向圖(忽略摩擦).純電阻電路與非純電阻電路中電熱的區(qū)別機(jī)械能內(nèi)能(2)電風(fēng)扇在電源電壓為U的電路中工作時(shí)，電路中的電流為I，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為R，則電風(fēng)扇正常工作時(shí)間t內(nèi)所消耗的電能W=

UIt

；產(chǎn)生的熱量Q=

I2Rt

，成功轉(zhuǎn)化的機(jī)械能W機(jī)=

UIt-I2Rt

，那么，該電風(fēng)扇工作的效率η=

.

［討論］若風(fēng)扇被卡住了，這個(gè)時(shí)候機(jī)械能為

0

J，即所產(chǎn)生的熱量Q

=

W.

UIt

I2Rt

UIt-I2Rt

0

=歸納總結(jié)：(1)電風(fēng)扇(電動(dòng)機(jī)類)工作過程中，消耗的電能

大于

(選填“大于”“等于”或“小于”)所產(chǎn)生的內(nèi)能，稱為

非純

電阻電路.

(2)對于電阻絲等發(fā)熱電路，工作過程中，消耗的電能

等于

(選填“大于”“等于”或“小于”)所產(chǎn)生的內(nèi)能，稱為

純

電阻電路.

大于非純等于

純

5.下列情況，屬于防止電熱產(chǎn)生危害的是(C)A.用電熨斗熨衣服B.家電長時(shí)間停用，隔一段時(shí)間應(yīng)通電一次C.電腦機(jī)箱里裝有小風(fēng)扇D.冬天用電取暖器取暖C6.將“220V

100W”的電風(fēng)扇和“220V

100W”的電烙鐵分別接入家庭電路中，正常工作相同時(shí)間，關(guān)于兩者消耗的電能和產(chǎn)生的熱量，下列說法正確的是(B)A.消耗的電能和產(chǎn)生的熱量都一樣多B.消耗的電能一樣多，但產(chǎn)生的熱量不一樣多C.消耗的電能不一樣多，但產(chǎn)生的熱量一樣多D.消耗的電能和產(chǎn)生的熱量都不一樣多B作業(yè)檢測1.下列用電器正常工作1小時(shí)，產(chǎn)生熱量最多的是(B)A.空調(diào) B.電暖器 C.電風(fēng)扇 D.液晶電視2.甲、乙兩電熱絲的電阻之比為4∶3，通過的電流之比為1∶2，則相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之比為(A)A.1∶3 B.3∶1 C.2∶3 D.3∶2BA3.如圖是“探究影響電流熱效應(yīng)的因素”實(shí)驗(yàn)裝置，將R1、R2兩電阻絲密封在兩只完全相同的燒瓶內(nèi)，且R1>R2，瓶內(nèi)裝入等質(zhì)量的煤油.下列說法錯(cuò)誤的是(D)A.燒瓶內(nèi)選用液體煤油，利用了煤油比熱容小升溫快的特點(diǎn)B.該裝置可以探究電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系C.閉合開關(guān)后，甲燒瓶中煤油溫度上升比乙快D.滑動(dòng)變阻器的滑片向左移，兩燒瓶中煤油溫度上升將變慢D4.取口香糖錫紙，中間剪掉一些(如圖甲)，將錫紙條帶錫的一端接在電池的正極，另一端接在電池的負(fù)極，很快發(fā)現(xiàn)錫紙條開始冒煙、著火(如圖乙)，這是利用了電流的

熱

效應(yīng).錫紙條上ab、bc、cd段長度相等，ab段的

電阻

(選填“電阻”或“電流”)大，導(dǎo)致此處產(chǎn)生的熱

最多

，最先著火.

甲乙熱電阻最多5.家用電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)線圈電阻為2Ω，正常工作時(shí)，通過的電流為2A，通電10min，家庭電路電壓為220V.電風(fēng)扇消耗的電能是

2.64×105J，線圈產(chǎn)生的熱量是

4.8×103

J，電風(fēng)扇的電功率是

440

W.若電風(fēng)扇卡住不動(dòng)，1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量將是

2.64×104

J.

2.64×1054.8×103

4402.64×104

6.如圖所示，電源電壓恒定，小燈泡L標(biāo)有“6V

3W”的字樣(燈絲的電阻不隨溫度變化而變化).當(dāng)只閉合開關(guān)S1時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光；當(dāng)同時(shí)閉合S1和S2時(shí)，電流表的示數(shù)為0.8A.求：(1)只閉合S1時(shí)，電流表的示數(shù)；

(2)R0的阻值；

(3)同時(shí)閉合S1和S2時(shí)，通電1min電路產(chǎn)生的總熱量.(3)同時(shí)閉合S1和S2時(shí)，通電1min電路產(chǎn)生的總熱量