(共22张PPT)
第4节 焦耳定律
第十八章 电功率
01
学习目标
02
课前预习
03
课堂导学
04
重难易错
05
随堂小测
(2022年版)课程标准 学习目标
通过实验，了解焦耳定律.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象. 1.知道电流的热效应.
2.(重点)通过探究知道电流的热效应与哪些因素有关.
3.知道焦耳定律.
4.知道电热的利用和防止.
阅读教材P99~P101，可知：
一、 电流的热效应
1.概念：电流通过导体时将 能转化为 能，这种现象叫做电流的热效应.
内
电
2.电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？实验表明：
(1)在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越 (选填“多”或“少”).
(2)在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越 ，这个电阻产生的热量越多.
(3)由此可知，电流通过导体时产生热量的多少与 、
和 有关.
通电时间
电阻
电流
大
多
二、焦耳定律
3.内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 成正比，跟 成正比.这个规律叫做焦耳定律.
4.焦耳定律的公式： (适用于所有电路)，其中Q表示热量，I表示电流，R表示电阻，t表示时间.热量的单位是 .
5.电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q (选填“>”“<”或“＝”)消耗的电能W.
＝
J
Q＝I2Rt
通电时间
电阻
电流的二次方
三、电热的利用与防止
6.电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的电热孵化器等.
7.电热的防止：如果电热器聚集的电热过多，温度过高，有可能烧坏用电器，甚至引起火灾.电脑主机里装有风扇、散热窗都是为了 .
通风散热
(1)实验中，通过观察U形管中液面
的变化，来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这里采用了
(选填“转换法”或“控制变量法”).
转换法
知识点一 电流的热效应
【例1】［教材演示实验］小海同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用如图所示的实验装置，请观察甲、乙两图并回答下列问题：
高度差
(2)甲装置是用来研究通电时间相同时，电阻丝产生的热量与 的关系，通电一段时间后， (选填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大.
右
电阻
(3)用乙装置进行实验时，电阻R3的作用是使通过R1、R2的电流 (选填“相同”或“不相同”)，此处采用了
(选填“转换法”或“控制变量法”).
(4)若乙图中盒外连接的电阻R3阻值由5 Ω更换为3 Ω，
(选填“仍能”或“不能”)达到更换前的实验效果.
仍能
控制变量法
不相同
(5)当家庭电路中的导线连接处接触不良时，该处电阻会增大，容易引发火灾.图 (选填“甲”或“乙”)的实验结论可以用来解释这种现象.
(6)此实验的依据是电流的 效应.下面所列四种用电器中，利用这一原理工作的用电器是 (选填字母).
A.电饭锅 B.电风扇 C.电视机 D.计算机
A
热
甲
知识点二 焦耳定律
【例2】已知某导体的电阻值为10 Ω，通过它的电流为200 mA，则它两端的电压为 V，通电1 min 产生的热量为
J；将阻值为20 Ω的定值电阻R并联在该导体两端，则R在2 min内产生的热量为 J.
24
24
2
【例3】一台“220 V 440 W”的吸尘器，线圈电阻是10 Ω，正常工作1 min消耗的电能是 J，产生的热量是
J，产热功率是 W，在这个过程获得的机械能是 J.
【例4】若R1∶R2＝3∶5，R1与R2串联后接入电路中，则在相同时间内它们产生的热量之比Q1∶Q2＝ ；若将R1与R2并联后接入电路中，则在相同时间内它们产生的热量之比Q1∶Q2＝ .
5∶3
3∶5
2.4×104
40
2.4×103
2.64×104
要点归纳
电热与电功(电能)的关系：
(1)纯电阻元件：将电能全部转化为内能(如各种电热器)，电热Q＝电功(电能)W，即Q＝W＝UIt＝＝I2Rt.
(2)非纯电阻元件：将电能转化为内能和其他形式的能(如电动机、电风扇、电视机和手机等)，电热Q<电功(电能)W，计算电热只能用Q＝I2Rt，计算电功只能用W＝Pt＝UIt.
知识点三 电热的利用与防止
【例5】［教材素材改编］下列事例属于防止电热危害的是( )
A.用电饭锅煮饭 B.电热孵化器孵小鸡
C.用电熨斗熨衣服 D.电视机外壳加散热窗
D
重难点 安全、范围、极值问题
【例6】在如图所示的电路中，电源电压为
4.5 V保持不变，电压表量程0~3 V，电流表
量程0~0.6 A，滑动变阻器R的规格是“10 Ω
1 A”，灯泡L标有“2.5 V 0.5 A”字样，若
闭合开关S，两电表示数均不超过所选的量程，灯泡两端电压不允许超过额定电压，不考虑灯丝电阻的变化，则电流表的示数变化范围是 ，灯泡消耗的最小功率为
W，电路消耗的最大总功率为 W.
2.25
0.45
0.3~0.5 A
方法点拨：(1)先分析电路图，得出灯泡与滑动变阻器的连接方式、电流表和电压表的测量对象.知道灯泡的额定电压和额定电流，根据欧姆定律求出灯泡的电阻；
(2)电路中能通过的电流的最大值，不能超过各元件能通过的电流的最大值，则需分析电流表的量程、灯泡和滑动变阻器能通过的电流最大值，再从这些最大值中取最小值；利用P＝UI求电路消耗的最大总功率.当滑动变阻器电阻最大时，电路电流最小，电流表不会被烧坏，电压表示数也变小，所以滑动变阻器可以取最大值；利用欧姆定律求此时电路中的电流，利用P＝UI＝I2R求灯泡的最小电功率.
“R2”)分别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通过U形管中 反映电阻丝产生热量的多少；通过实验分析可知，当电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 (选填“多”或“少”).
R1
液面高度的变化
1.小明为了探究电流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相等的电阻丝R1、R2、R3，设计了如图甲所示电路，将电阻丝R3和 (选填“R1”或
多
2.计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是( )
A.UIt B.I2Rt C.t D.三个都可以
B
3.(2023秋佛山期末)学校创客小组的晓智设计了一种多挡位电热切割刀.如图所示，他用18 V的学生电源，导线若干，开关和两条电阻均为9 Ω的电阻丝R1、R2自制而成.求：
(1)当S1闭合、S2断开时，电路中的电流.
(2)当S1、S2闭合时，电路的总功率.
(3)晓智使用高温挡切割1 min，这个
过程中电路产生的总热量.
解：(1)由电路图可知，当S1闭合、S2断开时，只有R1工作，
此时电路中的电流：I1＝＝2 A；
(2)当S1、S2闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电压特点可知，
R2两端的电压：U2＝U＝18 V，则通过R2的电流：
I2＝＝2 A，
此时通过R1的电流不变，仍然为2 A，
根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流：
I＝I1＋I2＝2 A＋2 A＝4 A，
则电路中的总功率：P总＝UI＝18 V×4 A＝72 W；
(3)当S1、S2闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，根据P＝可知，此时电路中的总功率最大，则电热切割刀为高温挡，使用高温挡切割1 min，由P＝可得，这个过程中电路产生的总热量：
Q＝W＝P总t＝72 W×1×60 s＝4 320 J.
答：(1)当S1闭合、S2断开时，电路中的电流为2 A；
(2)当S1、S2闭合时，电路的总功率为72 W；
(3)晓智使用高温挡切割1 min，这个过程中电路产生的总热量为4 320 J.(共17张PPT)
第3节 测量小灯泡的电功率
第十八章 电功率
01
学习目标
02
课堂导学
03
随堂小测
(2022年版)课程标准 学习目标
1.结合实例，了解电功率. 2.知道用电器的额定功率和实际功率. 1.知道测定小灯泡电功率的原理.
2.(重点)能自己选择器材、设计电路和记录数据的表格进行实验.
3.能总结小灯泡的亮度跟功率的关系.
4.(重难点)实验过程中故障的分析与排除.
知识链接：P＝UI.
知识点一 伏安法测量小灯泡的电功率
【例1】在“测定小灯泡的电功率”的实验中，设计了如图甲的实验电路图，选用如图乙所示的器材，其中电源电压为6 V，小灯泡的额定电压为2.5 V(灯丝正常工作时的电阻约为12 Ω).
(1)用电压表测出小灯泡两端的 ，用电流表测出通过灯丝的 ，就可以根据公式 计算出小灯泡的电功率，此方法也称 法.
伏安
P＝UI
电流
电压
(2)请按设计的电路图连接实物图乙，电流表和电压表请选择合适的量程.要使灯泡两端的电压增大，滑动变阻器的滑片应向 移动.滑动变阻器的作用是保护电路、
.
如图所示：
改变小灯泡两端的电压
左
答案图
(3)连接电路时，开关应 ，将滑动变阻器的滑片置于阻值 的位置.
最大
断开
(4)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不发光，电流表无示数，电压表示数接近于电源电压，出现这种现象的原因可能是 .
(5)排除故障后，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为
V，此时灯泡正常发光，记录电流表示数为 _
A(如图丙).
0.3
2.5
小灯泡断路
①第1次实验小灯泡只发出微光的原因是 ；
②在本实验中，判断小灯泡是否正常发光的依据是
；
③由表中数据还可得出结论：小灯泡的亮度与 有关.
实际功率
电压表示数是否等于2.5 V
(6)移动滑动变阻器的滑片，记录的数据如表，并根据数据回答下列问题：
实际功率太小
实验次数 1 2 3 4
电压U/V 0.5 1.5 2.5 3.8
电流I/A 0.16 0.22 0.35
电功率P/W
发光情况 微光 较亮 正常发光 强烈发光
(7)在本实验中，需要测量小灯泡在不同电压下的电功率，能否将多次测量的电功率的平均值作为小灯泡的电功率值？
，原因是 _
.
求平均值没有意义
小灯泡在不同电压下的实际功率不同，
不能
知识点二 电路安全问题
【例2】实验室有两个小灯泡，甲标有“5 V 2.5 W”，乙标有“6 V 1.8 W”，把它们串联在同一电路中，比较亮的是 灯泡，电路两端允许加的最大电压为 V；若把两灯泡并联起来，则干路流过的最大电流是 A.(忽略温度对灯丝电阻的影响)
0.75
9
乙
要点归纳
(1)两灯串联→比较额定电流→用较小的额定电流进行计算；
(2)两灯并联→比较额定电压→用较小的额定电压进行计算；
(3)计算时要抓住电阻不变这一条件.
1.(2024江门模拟)小华为测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率，连接了如图甲所示的电路.
(1)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于最 (选填“左”或“右”)端.
(2)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现小灯泡发光，但电压表无示数，出现这种现象的原因可能是 .
电压表断路
左
(3)排除故障后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示.由此可知，此时通过小灯泡的电流为 A，小灯泡的额定功率为 W.
0.75
0.3
(4)［创新考法］调节电流至额定电流的一半，则此时小灯泡的实际电压U实 ，实际功率P实 .(均选填“>”“<”或“＝”)
<
<
(5)此实验除了可以测出小灯泡的额定功率，还可以测出小灯泡正常工作时的电阻是 Ω.(计算结果保留一位小数)
8.3
2.在如图所示的电路中，电阻R1标有“10 Ω 1 A”字样，电阻R2标有“5 Ω 1.2 A”字样，电流表A1、A2的量程均为0~3 A，电压表的量程为0~15 V，在a、b间接入电压可调的电源，闭合开关S后，为保证电路安全，允许的最大电源电压为 V，此时通过电流表A1的电流为 A，电阻R1的电功率为 W.
3.6
1.8
6
