焦耳定律实验
焦耳定律实验
焦耳定律在新能源技术中的探讨
• 分析新能源技术中的电热转换过程 • 为新能源技术的发展提供理论支持
焦耳定律在未来科学研究中的展望
未来科学研究
• 探索新型电热转换技术和方法 • 研究焦耳定律在更多领域的应用
展望
• 焦耳定律将在未来科学研究中发挥重要作用 • 为科学发展和技术进步提供理论支持
改进措施
• 优化实验方法和步骤 • 提高实验精度和可靠性
05
焦耳定律实验的拓展与探究
焦耳定律在热能转换中的应用
热能转换原理
• 利用电热转换产生的热量进行热能转换 • 如：电热炉、热水器等
焦耳定律在热能转换中的应用
• 优化热能转换设备的设计 • 提高热能转换效率
焦耳定律在新能源技术中的探讨
新能源技术
CREATE TOGETHER
DOCS
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
01 检查实验器材和设备
• 确保电流表、电阻丝、温度计等设备正常工作
02 安装电阻丝和温度计
• 将电阻丝固定在支架上 • 将温度计放置在电阻丝附近
03 连接电源
• 将电源的正负极分别连接到电阻丝的两端
实验操作步骤与流程
开启电源
01
• 逐渐增加电流，记录电流值 和电阻丝的温度
数据记录 -每 隔一段时间记 录一次温度值
02
• 同时记录电流值和电阻值
实验结束
03
• 当电阻丝达到预定温度时， 关闭电源
实验数据记录与分析方法
数据记录
• 记录实验过程中的电流值、电阻值和温度值
数据分析
• 利用焦耳定律公式计算产生的热量 • 分析电流、电阻和温度之间的关系
焦耳定律的小实验
焦耳定律的小实验焦耳在电机线圈的转轴上绕两根细线，分别跨过相距27?4米的定滑轮后垂挂几英磅重的砝码。
线圈浸在量热器的水中。
由砝码下落距离可算出机械功大小，由水温变化可算出热量多少。
1843年他得到热功当量为4.511焦耳/卡(现代公认值为4.187焦耳/卡)。
后经改进实验，他又得到热功当量为4.145焦耳/卡。
1849年他对各种测定数据进行分析，得到数值为4.154焦耳/卡的结论。
J.P.焦耳从1840年起，持续几十年时间，用电量热法和机械量热法，做了大量实验，得出结论：热功当量是一个普适常数，同作功方式无关。
从而证明了机械能(功)和电能(功)同热量之间的转换关系；论证了传热是能量传递的一种形式；为确认能量守恒和转换定律的正确性打下了坚实的实验基础。
1840年焦耳发现，导体内通以稳定电流后，产生的热量Q同电流强度I的二次方、导线电阻R及通电的时间t成正比，即同电流所作的功W 成正比W=JQ。
比例系数J表示产生1卡热量所需作的功，称热功当量。
其实验装置容器由绝热壁构成，电流作功使水的内能增加，从而水温升高。
用温度计可测出温差ΔT。
使用简单定义的使1克水温度升高1摄氏度所需热量作为量热单位（卡），则水的比热容为c=1cal/(g·℃)，当知道水的质量m后，即可由Q=сmΔT确定所传递的热量同电流所作的功W 间的关系式(W=JQ)，并定出热功当量J。
这种测量热功当量的方法叫电量热法。
焦耳还用机械量热法来测定热功当量。
重砝码缓慢匀速下降，带动轮轴和转轴使翼轮搅拌水，功转变为热，使水温升高。
由温度计测出搅拌前后水的温差而算出热量Q。
转变为热能的机械功W可由砝码下降的距离算出。
由W=JQ公式又可测定热功当量。
焦耳测定热功当量的实验是在英国曼彻斯特进行的，其结果是使1磅水升高1华氏度需作功772英尺磅，这相当于1卡=4.157J。
国际公认的精确值是J=4.186 8J/cal=4.184 0J/calth其中cal和calth分别表示国际蒸汽表卡和热化学卡。
焦耳定律
不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打
开，很高兴。 刚看过电视。 可是爸爸 用手一摸电视机后盖后就发现，刘炜琨
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
使用这些用电器的时候，热 量从哪里来的呢？
电流通过导体时， 电能转化成热能，这 个现象叫做电流的热 效应．
焦耳定律的传统实验
演示实验
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?
实验装置
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
A
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。
实验2：研究电热与电流关系
R=5Ω R=5Ω I1 R=5Ω I = 2I1
I A
练习：
一根60 Ω的电阻丝 接在36V的电源上， 在5分钟内共产 生多少热量？
１、以下用电器工作时没有利用电流的热效应 的是（ Ｄ ） Ａ、电热水器 Ｂ、电饭锅 Ｃ、电暖器 Ｄ、电风扇 ２、下列现象中，不属于利用电热的是（Ｄ） Ａ、用电饭锅煮饭 Ｂ、用电热孵卵器孵小鸡 Ｃ、用电熨斗熨衣服Ｄ、电视机加散热窗
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。
观察实验
实验结论：
1、在电流、通电时间相同的情况下， 电阻越大，产生的热量越多。 2、在通电时间、电阻相同的情况下， 电流越大，产生的热量越多。 3、在电流、电阻相同的情况下，通电 时间越长，产生的热量越多。
焦耳定律
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 Q=I Rt
Hale Waihona Puke Q——热量——焦耳（J） I ——电流——安培（A） R——电阻——欧姆(Ω) t——时间——秒(s)
焦耳定律实验
《焦耳定律实验》是初中物理教材中非常重要的验证性演示实验，其常规实验装置及实验操作如下：（一）探究电流产生的热量与通电时间是否有关图1和图2分别是实验电路和实物图。
进行试验时，按图1连接电路，检查无误后接通电源，按下计时器并同时记录温度计的示数。
保持电流的大小不变，每隔一定时间记录一次温度计的示数，并填写到设计好的表格中。
实验结果显示：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，煤油的温度越高，表明电流产生的热量越多。
（二）探究电流产生的热量与电流大小是否有关取质量、温度均与上述实验初始状态相同的煤油，仍按上图方式连接电路。
闭合开关，调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，通电时间与前次相同，记录玻璃瓶内煤油的温度。
将此次测量的温度与上次温度相比，可知：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，煤油的温度越高，表明电流越大，电流产生的热量越多。
（三）探究电流产生的热量与电阻大小是否有关选取两根阻值不一样的电阻丝，两个装有初始温度相同（记为t0）、等质量（记为m0）煤油的玻璃瓶，按如图所示的电路将实验器材连接起来检查无误后接通电源，通电一定时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度。
实验结果显示：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越高，表明电阻越大，电流产生的热量越多。
我根据上述步骤，利用课余时间做过多次实验，发现实验中温度计上升很慢，在课堂上要完成上述步骤（一），（二）还勉强能完成，但要完成步骤（三），让升上的温度计示数降下来再上升进行观察比较，一节课难以完成任务。
所以很多教师为了完成教学任务，常常是变做实验为讲实验，或利用多媒体课件演示，实验配置成为摆设。
综上所述，该实验装置比较复杂，密闭要求高，显示速度慢，可见度小，耗时长。
主要存在以下三点不足：第一，不能同时演示热量跟电流、热量跟电阻的关系；在说明电流越大，产生的热量越多的原理时，要分两次实验进行，不同的电流值所产生的液体高度不能直接比较；另外要待两只烧瓶内的温度计降到原来的示数并改变电流后才能做第二次，事实上烧瓶中的煤油加热容易，降温难，需很长时间温度计才能回到原来的示数。
让学生动手做焦耳定律实验
让学生动手做焦耳定律实验
焦耳定律是一个在物理学中很重要的概念，它可以帮助我们理解很多物理现象的发生和发展。
实验手段就是验证和证明这种定律的存在。
一次焦耳定律实验大致分为如下几个步骤：
1、准备实验：准备实验所需的设备和用品，包括水槽、温度计、焦耳定律实验卡片等；
2、准备实验中用到的物质，比如水、氢氟酸、含有溴和碘的盐溶液等；
3、将实验中用到的物质稀释到所需要的浓度，并用杯子装好；
4、将温度计放置在水槽中，上面放入焦耳定律实验卡片，将稀释过的水及酸碱溶液分别
放入水槽中；
5、连接数据采集仪，记录实验中水槽中不同物质的温度变化；
6、根据实验数据，分析并验证焦耳定律的正确性。
以上就是一次焦耳定律实验的全部流程。
实验过程严谨、科学，实验者可以真实地验证焦
耳定律的机理，也可以加深对该定律的理解，为物理实验技术提供科学依据。
探索焦耳定律的实验
温度测量
在温度测量中，常用热电偶或热电阻作为温度传感器。焦耳定 律可用于计算传感器在测量过程中产生的热量，从而实现对温 度的精确测量。
电动汽车
电动汽车中的电池组在充电和放电过程中会产生热量。利用焦 耳定律可以计算电池组的发热功率，从而指导电动汽车的电池 管理和热设计。
数据一致性
多次实验的结果表现出良好的一致性，进一步证实了焦耳定律的可靠性。
对焦耳定律的理解加深
热量与电能转换关系
通过实验，深入理解了电能转换为热量的过程，以及影响热量产生的因素。
焦耳定律适用范围
认识到焦耳定律适用于纯电阻电路，对于非纯电阻电路需要考虑其他因素。
实验在物理教学中的意义
1 2
理论与实践结合
焦耳定律的应用
实验中通过测量不同电流、电阻和通 电时间下产生的热量，来验证焦耳定 律的公式Q = I²Rt。
02
实验器材与步骤
实验器材
电源
提供稳定的电压和电流。
电阻丝
作为发热元件，将电能转化为热 能。
温度计
测量电阻丝的温度变化。
绝热容器
减少热量散失，使实验结果更准 确。
电压表
测量电阻丝两端的电压。
注意事项
01
电源电压和电流应保持 稳定，以确保实验结果 的准确性。
02
电阻丝的选择应适当， 其阻值不宜过大或过小 ，以免影响实验效果。
03
温度计的放置位置应准 确，以确保能够准确测 量电阻丝的温度变化。
04
在实验过程中，应注意 安全，避免触电或烫伤 等危险情况的发生。
《焦耳定律》优秀教案(精选9篇)精选全文
可编辑修改精选全文完整版《焦耳定律》优秀教案《焦耳定律》优秀教案（精选9篇）作为一名无私奉献的老师，很有必要精心设计一份教案，教案是保证教学取得成功、提高教学质量的基本条件。
那么你有了解过教案吗？下面是小编收集整理的《焦耳定律》优秀教案，仅供参考，希望能够帮助到大家。
《焦耳定律》优秀教案篇1一、教学目标：1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。
2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能力。
3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。
二、教学重点与难点如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。
三、教法与学法将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题。
开学时就将学生4人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，随着学习的深入，可适当调整小组成员，每个组至少有一个好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习。
四、教具与学具学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝（5、10、10欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）。
每小组一套。
教师用：与学生的基本相同，温度计改用数字的，另加各种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多媒体课件及教学平台。
五、探究实验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。
六、教学活动实录（部分）：（一）导入新课师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？生：煮饭、照明、吹风。
焦耳定律和欧姆定律理想实验法
焦耳定律和欧姆定律理想实验法焦耳定律理想实验法焦耳定律阐述了电流通过导体时释放热量的关系。
理想实验法是一种精确测量焦耳热效应的实验方法。
实验原理焦耳定律指出，通过导体的电流强度、电阻和时间决定了热量的释放：```Q = I^2 R t```其中：Q 为热量（焦耳）I 为电流强度（安培）R 为电阻（欧姆）t 为时间（秒）实验装置理想实验法使用以下装置：电源电流表电压表电阻箱卡路里计搅拌器温度计实验步骤1. 组装装置：将所有设备连接起来，如下图所示。
2. 校准温度计：将温度计放入已知温度的水中并校准。
3. 测量初始温度：将卡路里计充满已知质量的水，并测量其初始温度。
4. 设置电流和时间：使用电源和电阻箱设置所需的电流强度和实验时间。
5. 启动电流：关闭搅拌器并启动电流，使电流流经导体。
6. 搅拌水：定期搅拌水以确保温度均匀分布。
7. 测量最终温度：在实验时间结束时，关闭电流并停止搅拌器。
记录卡路里计中水的最终温度。
8. 计算热量：使用水的比热容和质量计算实验中释放的热量：```Q = m c (T_f - T_i)```其中：m 为水的质量（千克）c 为水的比热容（4187 J/kg·°C）T_f 为最终温度（°C）T_i 为初始温度（°C）9. 比较结果：将计算出的热量与焦耳定律公式预测的热量进行比较。
欧姆定律理想实验法欧姆定律描述了导体中电压、电流和电阻之间的关系。
理想实验法是一种验证欧姆定律的实验方法。
实验原理欧姆定律指出，导体中的电流强度与电压成正比，与电阻成反比：```I = V / R```其中：I 为电流强度（安培）V 为电压（伏特）R 为电阻（欧姆）实验装置理想实验法使用以下装置：电源电流表电压表电阻丝滑动变阻器实验步骤1. 组装装置：将所有设备连接起来，如下图所示。
2. 设置电压：使用电源设置所需的电压。
3. 测量电流：使用电流表测量不同电阻值下的电流强度。
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焦耳定律实验.
1、图16是“探究电流通过导体产生热量与导体电阻
．．．．关系”的实验装置，两阻值分别为R 和2R的电阻丝浸在相同质量和相同初温的煤油中，每一烧瓶里各插一支温度计，则闭合开关，经过一段时间，两电阻丝产生热量的多少是通过反映出来的；采用这种连接方式的目的是。
为什么选煤油而不选酒精做实验。
答案：温度计的示数变化控制电流相同
2、为了探究电流产生的热量跟什么因素有关
．．．．．．系，王军设计了如图19所示的甲、乙两装置。
他将两段阻值不同的电阻丝（R1<R2）分别密封在两个完全相同的烧杯中，并通过短玻璃管与相同的气球相连，两次实验电源电压不变。
(l)甲装置可探究电流产生的热量与_______是否有关。
(2)在这个实验中，电流产生热量的多少是通过_______________体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。
这种方法在物理学的研究中经常用到，请你列举一列__________________________________________________.
(3)在装置甲、乙的两次实验中，比较相同时间里气球A与C体积变化情况可探究电流产生的热量与____________________有关。
(4)若甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，A、B、C、D四个气球胀大的程度从大到小的排列顺序是__________________________。
这一步是实验（填“定性”或“定量”）。
(5)教材上的该实验装置如图20所示（烧瓶与图l9中的相同）。
比较图19和图20所示的两个实验，你认为较好的是图________装置，理由是：_________________________.
答案：(1)电阻
(2)气球胀的程度大小（或气球的形变大小）
例：a、研究声音是由振动产生时，用乒乓球的振动显示音叉的振动。
b、研究分子运动时，用固体、液体、气体的扩散推测分子的热运动
c、用吸引大头针个数多少观察电磁铁磁性强弱
(3)电流(4)C、D、B、A（错一个扣1分，扣完2分为止）
(5)若选图19，理由是：气体热胀冷缩效果比固液态更明显，使实验现象更直
观，时间更短。
若选图20，理由是：用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，
便于定量研究（只要叙述合理，均可得分）。
3、小明和小玲想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。
两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶B中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。
温度计显示煤油的温度。
（1）这两个烧瓶中所盛煤油的质量应该_______________.实验中把铜丝与镍铬合金丝串联的目的是_______________________________。
这种实验方法是。
（2）小玲问小明：“自来水比较容易获得，干嘛不用水来代替煤油”。
对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是（）
A．因为没有有颜色便于观察B．因为煤油是绝缘体
C．因为煤油有比较小的密度D．因为煤油有比较小的比热容
（3）实验中，小明和小玲发现B烧瓶中温度计的示数升高得快。
这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越_______,产生的热量越多。
这一步是实验（填“定性”或“定量”）。
答案：（1）相等保证两者电流相等（2）B D （3）大。