第17課時(shí)焦耳定律 1.電流的熱效應(yīng):電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),要轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,我們把這種現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。2.焦耳定律內(nèi)容:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成,跟導(dǎo)體的電阻成,跟通電時(shí)間成,這個(gè)規(guī)律叫作焦耳定律。3.公式:。適用于所有電路,公式中的電流I的單位要用安培(A),電阻R的單位要用歐姆(),通過(guò)的時(shí)間t的單位要用秒(s),熱量Q的單位為焦耳(J)?？键c(diǎn)知識(shí)聚焦考點(diǎn)一焦耳定律 正比電能Q=I2Rt【注意】各物理量都對(duì)應(yīng)同一段電路或同一個(gè)導(dǎo)體,焦耳定律是對(duì)電流熱效應(yīng)規(guī)律的定量描述。正比 正比 考點(diǎn)知識(shí)聚焦考點(diǎn)二電功W與熱量Q之間的關(guān)系 1.電熱的利用電熱器(1)原理:電流的熱效應(yīng)。(2)主要部件:發(fā)熱體和絕緣體;發(fā)熱體材料特點(diǎn):電阻率大、熔點(diǎn)高,如電烤箱、電爐、電熨斗等。2.電熱的防止如電視機(jī)的散熱窗,電動(dòng)機(jī)的散熱風(fēng)扇、散熱片等?？键c(diǎn)知識(shí)聚焦考點(diǎn)三電熱的利用和防止 考點(diǎn)知識(shí)聚焦考點(diǎn)四電熱器多擋位問(wèn)題 例1 2017眉山如圖17-1所示是“探究在相同時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。若電阻絲R甲=5,R乙=10,通過(guò)電路中的電流為0.5A,則甲電阻絲在2min內(nèi)產(chǎn)生的熱量是J。圖17-1熱點(diǎn)考向探究探究一電功 電阻150 【變式】電飯鍋是利用來(lái)工作的;一根60的電阻絲接在36V的電源兩端,在5min內(nèi)產(chǎn)生J的熱量。熱點(diǎn)考向探究 電流的熱效應(yīng) 6480 例2 林紅家買了一臺(tái)電烤箱,發(fā)熱功率有高溫、中溫、低溫3個(gè)擋位,圖17-2是其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖,電源電壓U保持不變,開(kāi)關(guān)S1可分別與觸點(diǎn)a、b接觸。則當(dāng)開(kāi)關(guān)S1置于b點(diǎn)、S2斷開(kāi)時(shí),電烤箱處于擋位;當(dāng)開(kāi)關(guān)S1置于a點(diǎn)、S2閉合時(shí),電烤箱處于擋位;中溫?fù)跷浑姽β实谋磉_(dá)式是P 中=。圖17-2 熱點(diǎn)考向探究探究二有關(guān)電熱器的多擋位問(wèn)題低溫 高溫 【變式】如圖17-3所示,是一個(gè)電熱器的原理圖,R1、R2為兩個(gè)發(fā)熱電阻,且R1=R2,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合、S1斷開(kāi)時(shí)是(選填“高溫”或“低溫”)擋,高溫?fù)跖c低溫?fù)醯墓β手仁?。圖17-3 熱點(diǎn)考向探究低溫 2:1 例3 臺(tái)線圈電阻為0.3的電動(dòng)機(jī),接在12V的電源上時(shí),通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為0.5A,在2min內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量是J,轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是J,此電動(dòng)機(jī)的效率為。熱點(diǎn)考向探究探究三電熱的計(jì)算 9711 98.75% 【變式】一只電爐接在220V的電路上時(shí),用10min可把一壺水燒開(kāi),那么接在110V的電路上時(shí),同樣把這壺水燒開(kāi)所需要的時(shí)間是()A.10min B.20minC.30min D.40min熱點(diǎn)考向探究 D 熱點(diǎn)考向探究實(shí)驗(yàn)突破突破探究影響電流熱效應(yīng)的因素【考點(diǎn)歸納】(1)被加熱的物質(zhì)選用空氣或煤油的原因:空氣受熱膨脹明顯,煤油比熱容小,都能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。(2)選擇被加熱物質(zhì)時(shí)需要保證物質(zhì)的種類相同、質(zhì)量相同、初溫相同。(3)轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用:通過(guò)U形管中液面高度的變化或溫度計(jì)示數(shù)的變化反映電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。(4)控制變量法的應(yīng)用:探究電熱與電流的關(guān)系時(shí),控制電熱絲的電阻值與通電時(shí)間相同,改變通過(guò)兩電熱絲的電流大小;探究電熱與電阻的關(guān)系時(shí),控制通過(guò)電熱絲的電流與通電時(shí)間相同,選擇兩電阻不同的電熱 絲;探究電熱與通電時(shí)間的關(guān)系,控制兩電熱絲的電阻和通過(guò)的電流相同,改變通電時(shí)間的長(zhǎng)短。(5)多次測(cè)量的目的:使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比,與導(dǎo)體的電阻成正比,與通電時(shí)間成正比。 例小明和小紅想利用如圖17-4所示的裝置探究“導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”,兩瓶煤油中都浸泡著一段金屬絲,燒瓶A中的金屬絲是銅絲,電阻比較小,燒瓶B中的金屬絲是鎳鉻合金絲,電阻比較大。兩瓶煤油中溫度計(jì)可以顯示煤油的溫度。(1)根據(jù) 法的研究思想,應(yīng)該使這兩個(gè)燒瓶中煤油的質(zhì)量相等。(2)小紅問(wèn)小明:“打開(kāi)水龍頭就可以得到水,干嗎不用水代替煤油?”對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,小明與他的同學(xué)給出了下列四種答案,你認(rèn)為最合理的是。A.因?yàn)槊河陀蓄伾阌谟^察B.因?yàn)槊河陀斜容^大的熱值C.因?yàn)槊河陀斜容^小的密度D.因?yàn)槊河陀斜容^小的比熱容圖17-4熱點(diǎn)考向探究 D控制變量 (3)實(shí)驗(yàn)中,小明和小紅發(fā)現(xiàn)燒瓶B中溫度計(jì)的示數(shù)升高得快,這表明:在電流和通電時(shí)間相同的情況下,導(dǎo)體的電阻越,產(chǎn)生的熱量越多。(4)小紅把實(shí)驗(yàn)裝置做了一些改動(dòng):在相同的燒瓶A、B中裝滿煤油,用細(xì)玻璃管代替溫度計(jì)做實(shí)驗(yàn),當(dāng)煤油溫度上升時(shí),會(huì)看到細(xì)玻璃管內(nèi)的液面明顯上升,下列實(shí)驗(yàn)中也用到這種思想和方法的是。A.將不同的電阻絲分別接到同一電路中,通過(guò)比較電流的大小來(lái)比較電阻的大小B.將乒乓球靠近發(fā)聲的音叉,通過(guò)乒乓球被彈開(kāi)顯示音叉在振動(dòng)C.讓不同的紙團(tuán)從相同高度同時(shí)下落,通過(guò)落地的先后判斷運(yùn)動(dòng)的快慢D.將小鐵屑均勻撒在磁體周圍,通過(guò)觀察鐵屑的分布情況來(lái)認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的分布情況(5)有許多家用電器是根據(jù)焦耳定律設(shè)計(jì)的,請(qǐng)舉兩個(gè)例子:; 。熱點(diǎn)考向探究 電飯鍋 B大 電烙鐵 實(shí)驗(yàn)拓展小靜同學(xué)也設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置,如圖17-5所示,通過(guò)這套裝置也能探究電熱的影響因素。圖17-5(6)兩個(gè)透明容器中密閉了等量的空氣,通過(guò)觀察感知電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量的多少。(7)小靜用空氣而不用水主要是因?yàn)椤?熱點(diǎn)考向探究 U形管中液面高度的變 空氣受熱膨脹明顯,實(shí)驗(yàn)效果好 (8)按圖甲實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著通電時(shí)間的延長(zhǎng),玻璃管A、B中的液面均逐漸上升,這表明 ;用圖乙實(shí)驗(yàn)探究電流產(chǎn)生的熱量跟的關(guān)系,通電一段時(shí)間(選填“左瓶”或“右瓶”)內(nèi)的電阻產(chǎn)生的熱量多。(9)電爐絲工作時(shí)紅得發(fā)熱而與之相連的導(dǎo)線卻幾乎不熱是因?yàn)?。熱點(diǎn)考向探究在電阻和電流不變時(shí),導(dǎo)體通電時(shí)間越長(zhǎng),電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多電流通過(guò)電爐絲和導(dǎo)線的電流相同,但電爐絲電阻比導(dǎo)線電阻大,由Q=I2Rt得,電爐絲產(chǎn)生的熱量更多左瓶