课件18张PPT。第6节 电能常用电热器夏天，你使用点驱蚊器吗？冬天，你使用电取暖器吗？这些用电器工作时都会发热 ，你知道他们的工作原理吗？电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应 从能量的转化看，电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程 各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的1、还有哪些用电器是利用电流的热效应工作的？
2、电流的热效应有什么利和弊？思考和讨论：电熨斗 电热毯 电饭煲 电热壶电烙铁，电炒锅，电热水器等等利：各种电热器产热 弊:电视机，电脑，电动机生活中防止电热实例： 思考1：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？思考2：如何量度物体吸收或放出热量的多少？我们已知Q=cm△t，Q=qm对于质量相同的同种物质，温度变化越大（物态没有变化），吸收或放出的热量越多。[实验探究]设计如图3-84实验。电流通过各种导体时，会使导体发热，温度升高
电流产生的热量可能与电流的大小、导体电阻的大小以及通电时间的长短有关。 一、电流的热效应：活动R乙＞R甲如图所示，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各有一根电阻丝，乙瓶中电阻丝的电阻比甲瓶中的大1．接通电路一段时间，比较两瓶中的煤油哪个上升得高。实验结果是：乙瓶中的煤油上升得高。这表明，电阻越大，电流产生的热量越多。2．等玻璃管中的液柱降回原来高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做上述实验，通电时间与前次相同。在两次实验中，比较瓶中的煤油哪次上升得高，实验结果：在第二次实验中，瓶中煤油上升得高，这表明，电流越大，电流产生的热量越多。3．实验表明，通电时间越长，瓶中煤油上升得越高，电流产生的热量越多。思考4：为何用煤油而不用水？思考5：为何让甲、乙串联？思考6：如何使通过甲、乙电阻的电流发生变化？思考3：阅读P116页实验器材，找出该实验中甲瓶和乙瓶的哪些量是相同的？变量是什么？烧瓶的质量，煤油的温度与质量煤油比热较小利用滑动变阻器改变电路的电阻。使电流相等二、焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。1、公式：Q=I2Rt2、各量的单位：Q、I、R、t分别是焦耳、安培、欧姆、秒。3、意义：表示电流通过用电器有多少电能转化为热能。试一试:电功公式、欧姆定律推导出焦耳定律 1、电吹风机和电熨斗通电都会发热，哪种用电器可认为是将电能全部转化成了内能？思考和讨论：电熨斗，电吹风除了转化为内能外，还转化成了机械能如果电流通过电热器（纯电阻）做功，电能全部转化为热能，放出热量的计算还可以用哪些计算式。例题：如下图是电饭锅的电路图。电饭锅有两种状态：当自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态，将锅内的水加热直到烧开；当自动开关S断开时，电饭锅处于保温状态。图中R2是加热用的电热丝，阻值为55欧,；R1是电阻，阻值为145欧。试求：
（1）在加热状态下，电饭锅消耗的功率多大？
（2）在保温状态下，电饭锅消耗的功率多大？在加热状态下，开关S接通，电路中只接入电热丝R2在保温状态下，开关S断开，电阻R1与电热丝R2相串联I＝U∕R2＝220V∕55Ω＝4A
Q=I2Rt＝(4A)2×55Ω×30×60s
＝1.584×106JI′＝U∕(R1+R2)＝220V∕(145Ω+55Ω)＝1.1A
P′=UI′＝220V×1.1A
＝242W其他解法：Q=(U2∕R)﹒t=[(220V)2∕55Ω]×30×60s=1.584×105JP′= U2∕(R1+R2)＝(220V)2∕(145Ω+55Ω)＝242W为什么“和灯相连的电线觉察不出发热”？因为电线和灯串联，通过它们的电流是一样大，又因为灯的电阻比电线的大得多，所以根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内电流通过灯产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热量发光，而电线却感觉不到热。和电炉相连的电线为什么显著发热？ 照明电路的电压是一定的，由P=UI可知，电路中接入大功率电炉时，通过的电流大，在电线的电阻相同的情况下，跟电炉相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时间内，电流通过跟电炉相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟电炉相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。1、如图所示，是电吹风机送热风的工作电路，对应的额定功率为1100瓦，将它接入到电压为220伏电路中，正常工作(送热风)10分钟，电吹风机消耗的电能为 焦。如果电热丝电阻为48.4欧，则此时电热丝消耗的功率为 瓦，在10分钟内它产生的热量为 焦。Q=I2Rt＝(5A)2×44欧×10×60s＝6.6×105JR=U2∕P=(220V)2∕1100W=44Ω
I＝P∕U＝1100W∕220V＝5A6.6×10510006×105Q=I2Rt＝(5A)2×44Ω ×10×60s＝6.6×105JI＝U∕R＝220v∕48.4Ω＝4.545A
P＝I2R＝ (4.545A)2×48.4Ω=1000W
Q=I2Rt＝(4.545A)2×48.4Ω×10×60s＝6×105J(1)热水箱储满20℃的水后，要加热到85℃，需要吸收 焦耳热量；
(2)若电能与热能的转化率为80％，则要供给这些热量，额定电压220伏热水箱至少要加热 分钟；
(3)如果饮水机每天累计有2小时处于加热状态，其余时间处于保温状态，每天按24小时计算，则这台饮水机一天消耗电能为 Q＝Cm△t=4.2×103J/(Kg·℃) ×0.8Kg×65℃=2.34×105JQ=I2Rt=Pt ; t=Q∕P=(2.34×105J÷ 80％)∕500W=585s9.75W=0.5Kw×2h+0.04Kw×22h=1.88Kwh2、第6节 电能—电热器
【教学目标】
进一步认识电流的热效应。
知道电流的热效应跟哪些因素有关。
在观察实验得出结论的基础上，了解用控制变量法研究焦耳定律。
理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。
了解通过发现问题、分析问题（大胆猜测结果）并通过实验验证与理论推导来解决问题的科学探索方法。
激发和培养学生的创新精神与实践能力。
【教学重点】理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用
【教学难点】理解焦耳定律
【教学过程】
创设情境、提出课题
问题1.灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热的发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？
问题2.假如在照明电路中接入大功率的电路中，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？
（教师指出，这些都与电流的热效应有关）教师：什么是电流的热效应？
导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流的热效应。
教师：你能列举生活中利用电流的热效应的例子吗？
电流热效应的应用
教师：电流产生的热量跟那些因素有关呢？
进行猜想、提出假设
教师：请同学们猜想一下，通电导体放出的热量可能与哪些因素有关呢？
电流产生的热量可能与电流的大小、导体电阻的大小以及通电时间的长短有关。
教师：这个猜想是否正确呢？
设计实验、验证假设
教师：请同学们讨论一下研究的方法在三个因素中先固定两个因素，改变第三个因素，观察导体放出的热量与这个因素有什么关系，这种方法叫做控制变量法。
焦耳定律演示实验（出示焦耳定律演示器）介绍实验原理，然后问：主要观察什么？（两个管中液柱移动的情况）
教师演示实验，记录下在同一时刻两个管中液柱移动的情况。
第一次实验：在通电电流和通电时间相同的条件下，研究电流产生的热量跟电阻的关系。
第二次实验：在电阻和通电时间相同的条件下，研究电流产生的热量跟电流的关系。
（引导学生分析）
第一次实验。什么相同？什么不同？说明什么？引导得出结论。
第二次实验。什么相同？什么不同？说明什么？引导得出结论。
问：上述实验中，若通电时间越长，管中的红墨水柱移动的距离将会怎样？
归纳总结、得出结论
结论1.在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2.在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
结论3.在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
（引导学生得出结论）
师生共同归纳，教师指出，英国物理学家焦耳通过大量的实验，于1840年精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。
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。
公式：
单位：I—安，R—欧，t—秒，Q—焦。
说明：焦耳定律在实验的基础上得出的，在此可向学生讲一些有关焦耳的故事，以激发学生勤奋学习，不怕困难，勇于攀登的精神。
（根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律）
若电流做的功全部用来产生热量，
即 Q=W
又∵ W＝UIt
根据欧姆定律 U=IR
∴ Q=W=UIt=I2Rt
范 例 分 析【例题】一根60欧的电阻丝接在36伏的电源上，在5分钟内共产生多少热量？
【解】
课 堂 讨 论
（先由学生讨论，然后在教师的引导下进行归纳）
①课文前面“？”中为什么“觉察不出和灯相连的电线发热”？
分析：因为电线和灯串联，通过它们的电流是一样大，又因为灯的电阻比电线的大得多，所以根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内电流通过灯产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热量发光，而电线却感觉不到热。
②课文前面“？”中的和电炉相连的电线为什么显著发热？
分析：照明电路的电压是一定的，由P=UI可知，电路中接入大功率电炉时，通过的电流大，在电线的电阻相同的情况下，跟电炉相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。所以根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同的时间内，电流通过跟电炉相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟电炉相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。
③讨论课本本节中的“想想议议”，让学生自己说。
讨论小结：应用公式解释判断问题时，必须注意条件。
反 馈 练 习
1.电流通过导体产生的热量跟_________成正比，跟________成正比，跟________成正比。
2.指出焦耳定律公式中各物理量使用的单位。
3.一只“220V45W”的电烙铁，在额定电压下使用，每分钟产生的热量是多少？你能用几种方法解此题？解题思路：（1） （2） （3）
【小资料】
焦 耳
焦耳（1818～1889），英国物理学家。他极力想从实验上去证明能量的不灭。对发现和确立能量守定律作出了主要贡献。
1840年，焦耳经过了多次通电导体产生热量的实验发现电能可以转化为热能，并且得出了一条定律，导体在一定时间内放出的热量同电路的电阻以及电流强度二次方的乘积成正比，即焦耳定律。
焦耳并不满足，在这一发现的基础上，仍继续探讨各种运动形式之间的能量守恒和转化的关系。1843年，发现了热功当量，并测出其数值。1850年，他又写了《论热功当量》的论文，总结和分析了以往工作的结果。以后，焦耳继续改进实验方法，不断提高实验的精确度，最后得到热功当量的值比现在的公认的值只小0.7%，从当时的条件来看，这样的精确度是惊人的。焦耳在科学道路中勇于攀登，不怕困难，精益求精的精神，很值得大家学习。
