第十八章 第４节
焦耳定律
生活中的物理
情景引入：电脑使用一段时间后，用手触摸主机有什么感觉？为什么？电脑后面有一些小孔，而且有时能听到风扇转动的声音，小孔和风扇起什么作用？
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
请举例说明。
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
一、电流的热效应
利用电流的热效应来加热的设备：______
电热器
电热水器
电热水壶
电炉
电烤箱
电饭锅
电热取暖器
常见电热器：
电炉丝和导线通过电流相同，为什么
电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
　　
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
提出问题：
猜想：
电流的大小
导体电阻的大小
通电时间
[设计实验]
讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用 什么方法去研究？
（控制变量法）
讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？这种研究方法叫什么法？
（转换法）

当电流通过电阻丝时，电流产生
的热量就使瓶中的空气温度升高、
体积膨胀，导管里面原来一样高的
液柱就会逐渐上升.
电流产生的热量越多，液面就会
上升得越高.

实验中，通过观察_____________
来比较电流产生的热量的多少.
管中液面上升的高度
实验1：研究电热与电阻关系
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多。
现象：电阻较大的这边的液柱上升较高．
结论：
控制不变的量是：_____ _____
电流
通电时间
实验2：研究电热与电流关系
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过
一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
现象：电流较大的这边的液柱上升较高。
结论
控制不变的量是：_____ _____
电阻
通电时间
实验3：研究电热与通电时间的关系
现象：给同一个电阻通电的时间越长，液柱上升较高。
结论：
在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，这个电阻产生的热量越多。
焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
焦耳定律
Q = I² R t
热量 电流 电阻 时间
J A Ω S
2.公式：
意义：
单位：
1.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。
焦耳
(1818－1889)
二、焦耳定律
当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
Q = W = UIt = I2Rt (如：电暖器，电饭锅，电炉子等)
当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
W＞Q热
3、电能和电热关系
此时：Q=W=Pt=UIt =
U
2
R
t
我们学了焦耳定律，怎样回答前面的问题？
4.应用解释：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？
答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
解:
5.例题解答：
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?
畅所欲言
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
小小辩论会:
辩题： 电热是有利的还是有害的？
（正方观点：有利的。反方观点：有害的。）
要求：请正反双方举例支持自己的观点。
限时一分钟。
四、电热的利用和防止
1．电热的利用
电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
2．防止电热的危害
自我展示：
1、一个40Ω的电阻，通过0.3A的电流，则通电______min释放热量为2160J.
2、两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为_____。
3、两根长度相同，粗细不等的镍铬合金电阻丝，串联以后接入电源两端，在相同的时间内电阻丝上的放热情况是（ ）
A、一样多 B、粗的较多 C、细的多 D、无法判断
4、一个20Ω的电阻，通过0.5A的电流，2min产生的热量为___。
5、在家庭电路中，导线的连接处往往比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾，为什么？
600J.
10
C
1︰9
4︰3
答：导线的连接处与别处是串联的，通过它们的电流和通电时间相等，而导线的连接处的电阻比别处要大得多，因此在相同时间内电流通过导线的连接处产生的热量比别处要多得多，所以导线的连接处往往比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾。
总结 与反思
谈谈自己本节课在知识、方法上各有哪些收获？
还有什么疑惑的地方？
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
四、电热的利用和防止
1.电流通过导体时，电能转化为热的现象，
叫电流的热效应。
2.焦耳定律：Q=I²Rt
3.要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害。
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
1．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。
　　2．公式：Q = I2Rt 
　　3．单位：焦耳（J）
二、焦耳定律
生活中的物理
用手摸一下电脑屏幕或后盖
谁知道他爸爸是根据什么道理判定的吗？
上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要玩电脑。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电脑也没打开，很高兴。 可是 ，后来发现小刚说了谎。
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？
电热壶
电烤箱
电炉
电饭锅
热水器
电热器
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
实验方法：
实验目的:
研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关
实验原理:
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升.
电流产生的热量越多，液面就会上升得越高.我们可以通过____________________来 比较电流产生的热量的多少.
实验探究：
控制变量法
管中液面上升的高度
（转换法）
焦耳定律
第十八章 第４节
你的猜想是；电流通过导体时产生热量与___________有关。
3、相同的导线，如果将灯泡换成大功率的电炉，导线将显著发热，甚至烧坏导线。
2、电熨斗，它通电时间过长，一不小心，就会烫坏衣料。
你的猜想是；电流通过导体时产生热量与________ 有关。
你的猜想是；电流通过导体时产生热量与__________ 有关。
通电时间
电流大小
猜想：
导体的电阻
问题：
电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？
导体的电阻
通电时间
电流大小
1、电炉丝和导线是串联的，通电时电炉丝热得发红，而导线却几乎不热。
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?