情景引入:電腦使用一段時間后,用手觸摸主機有什么感覺?為什么?電腦后面有一些小孔,而且有時能聽到風扇轉(zhuǎn)動的聲音,小孔和風扇起什么作用?
生活中,許多用電器接通電源后,都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。
  電流通過導體時電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應。
利用電流的熱效應來加熱的設備:______
電爐絲和導線通過電流相同,為什么?電爐絲熱得發(fā)紅,而導線卻幾乎不發(fā)熱?  電流通過導體時產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)?
討論1:當一個物理量被猜測與多個因素有關(guān),應該用 什么方法去研究?
討論2:實驗中通過觀察什么現(xiàn)象來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少?這種研究方法叫什么法?
當電流通過電阻絲時,電流產(chǎn)生的熱量就使瓶中的空氣溫度升高、體積膨脹,導管里面原來一樣高的液柱就會逐漸上升。電流產(chǎn)生的熱量越多,液面就會上升得越高。實驗中,通過觀察_______________來比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。
實驗1:研究電熱與電阻關(guān)系
在電流相同、通電時間相同的情況下,電阻越大,這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。
現(xiàn)象:電阻較大的這邊的液柱上升較高。
控制不變的量是:_____ _______
實驗2:研究電熱與電流關(guān)系
在電阻相同、通電時間相同的情況下,通過一個電阻的電流越大,這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。
現(xiàn)象:電流較大的這邊的液柱上升較高。
控制不變的量是:_____ ________
實驗3:研究電熱與通電時間的關(guān)系
現(xiàn)象:給同一個電阻通電的時間越長,液柱上升較高。
在電流、電阻相同的情況下,通電的時間越長,這個電阻產(chǎn)生的熱量越多。
  焦耳(James Presctt Jule, 1818—1889),英國物理學家。用 近 40 年的時間做了 400 多次實驗, 研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實 驗,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 時間的關(guān)系。
Q = I2 R t
熱量 電流 電阻 時間
J A Ω S
1.內(nèi)容:電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻成正比,跟通電時間成正比。
焦耳 (1818-1889)
當電流通過導體時,如果電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而沒有同時轉(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)
當電扇工作時,消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機的機械能:
此時:Q=W=Pt=UIt =
我們學了焦耳定律,怎樣回答前面的問題?
4.應用解釋:導線和電爐絲串聯(lián),為什么電爐絲熱得發(fā)紅,而導線卻幾乎不發(fā)熱呢? 答:電爐通過導線接到電路中,導線中的電流跟電爐絲中的電流相等,但電爐絲的電阻比連接電爐絲的導線電阻大得多,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt知,電流相等時,電阻大的,相同時間里放出的熱較多,所以電爐絲很熱,而導線卻不熱。
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J
  一根 60 Ω 的電阻絲接在 36 V的電源兩端,在 5 min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?
答: 在 5 min 內(nèi)共產(chǎn)生 6 480 J 熱量。
  額定電壓相同的燈泡,額定功率越大,電阻越小,正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。可是按照焦耳定律,電阻越大,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾,這是怎么回事?
前者說電阻越小,正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多,前提條件是電壓相同;而后者說,電阻越大,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多,前提條件是電流相同,兩者并不矛盾。所以我們在應用公式時應該特別注意條件。
辯題:電熱是有利的還是有害的? (正方觀點:有利的。反方觀點:有害的。)要求:請正反雙方舉例支持自己的觀點,限時
電熱器的優(yōu)點: 清潔衛(wèi)生,沒有環(huán)境污染,熱效率高,還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。
  很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如:電視機的后蓋有很多孔,為了通風散熱;電腦運行時要用微型風扇及時散熱等等。
1、一個40Ω的電阻,通過0.3A的電流,則通電______min釋放熱量為2160J。
2、兩個電熱器的電阻之比為4︰3,通過相同的電流,在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_____;若兩個電熱器的電阻相同,通過的電流為1︰3,在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_____。
3、兩根長度相同,粗細不等的鎳鉻合金電阻絲,串聯(lián)以后接入電源兩端,在相同的時間內(nèi)電阻絲上的放熱情況是( )A、一樣多 B、粗的較多 C、細的多 D、無法判斷
4、在家庭電路中,導線的連接處往往比別處更容易發(fā)熱,加速老化甚至引起火災,為什么?
答:導線的連接處與別處是串聯(lián)的,通過它們的電流和通電時間相等,而導線的連接處的電阻比別處要大得多,因此在相同時間內(nèi)電流通過導線的連接處產(chǎn)生的熱量比別處要多得多,所以導線的連接處往往比別處更容易發(fā)熱,加速老化甚至引起火災。
總結(jié) 與反思
談談自己本節(jié)課在知識、方法上各有哪些收獲?還有什么疑惑的地方?
1.電流通過導體時,電能轉(zhuǎn)化為熱的現(xiàn)象,叫電流的熱效應。
2.焦耳定律:Q=I 2Rt
3.要從通風、散熱等角度來有效地防止電熱的危害。

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第五節(jié) 焦耳定律

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