探析焦耳定律实验的五个问题
实验5-12验证焦耳定律
一.实验基本要求 二.主要实验内容 三.实验仪器简介 四.实验注意事项 五.思考题
1.实验基本要求
1、学会正确使用量热器。 2、巩固电流做功及焦耳热方面的知识。 3、验证焦耳定律。
return
二.主要实验内容
1、将油品和内筒送到冰箱内冷却至温度比室温低 6—80C。 2、照图连接线路,打开电源预热,调节电压旋钮稳压 为U=3v。 3、闭合K立即计时,并记录下油品初始温度T1,加热过程 中要不断搅拌,使油品和内筒温度均匀。 4、加热过程中,每隔2min记一次电流和电压值,最后取平 均值带入公式(5-54)进行计算,并计算其不确定度.。 5、当油品温度快要达到预期的温度值时,切断电源并同 时停止计时,再搅拌1—2min, 注意观察温度计,当升至 最高温度时,记下温度T2。 6、将内筒和油品放到药物天平上进行称量,记下读数m/, 则m油=m/-m/0 。
return
五、思考题
1、请写出Q放和Q吸的不确定度的计算公式。 2、在本实验中，系统的初始温度，终了温度以及室 温三者之间应满足什么关系？为什么？ 3、试述焦耳定律的内容。 4、如何利用本实验的仪器来测量液体的比热容？
returnຫໍສະໝຸດ return三.实验仪器简介
本实验主要实验仪器:1、量热器2、直流稳压电源3、伏特表4、电流表5、导线 6、开关7、托盘天平8、秒表9、油品10、冰箱等
2
1
7
c b
d e 热 器 构 造 量
a
5
a、量热器 be、 热器 线 c、 器d、 热电
3
4
6
return
四.实验注意事项
1、将装有油品的内筒送到冰箱内降温(内筒质量标 在筒或底部) 2、接线调节电流加温油品 3、测量过程中如果发生故障必须从头重新测定 4、油品质量在加热过程结束以后称量 5、注意不要把油品弄到实验盘的外面
中考物理焦耳定律的应用问题的综合热点考点难点附详细答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题1．如图是“探究影响电流热效应因素”的实验装置图。
其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量、初温相同的煤油，阻值不同的电阻丝1R、2R。
关于此电路说法中正确的是A．探究的是电流产生的热量与电压的关系B．温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻小C．通电时间相同时两个烧瓶内电阻丝产生的热量相同D．温度计示数变化的大小反映电流产生热量的多少【答案】D【解析】【详解】A．实验用不同阻值不同的电阻丝串联在一起，探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；B．温度计示数变化大的烧瓶内电阻丝电阻大，故B错误；C．通电时间相同时，烧瓶内电阻丝阻值大产生的热量多，故C错误；D．本实验通过温度计示数变化的大小来反映电流产生热量的多少，故D正确。
2．图中电源电压保持不变，灯泡标有"6V，3W字样，当开关s闭合时.灯泡L正常发光，电流表的示数为0.8A，则电阻R=____Ω．.通电10s. R产生的热量为______J.【答案】20Ω 18J【解析】【分析】【详解】当闭合开关S时，灯L正常发光，说明电源电压为U=6V，电流表测的是总电流，则I=0．8A，由P =UI 可知，灯泡中的电流：I L =P 额/U 额=3W/6V=0.5A ，根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：电阻中的电流:I R =I-I L =0.8A-0.5A=0.3A ，由I =U/R 得,电阻:R =U /I R =6V/0．3A=20Ω；通电1min 电阻R 产生的热量：Q =W =UI R t =6V×0．3A×10s=18J 。
3．如图甲所示，为额定电压为 6V 的灯泡 L 的 I -U 图像．如图乙所示的电路，电源电压 12V 不变，R 1 为定值电阻，R 2 为滑动变阻器，闭合开关 S 1，滑片 P 从最右端移动到最左端，电压表示数变化范围为 2V~6V ，则灯泡的额定功率是____W ，R 1 的阻值为_____Ω，滑动变阻器 R 2 两端的最大电压为_____V ，移动滑片 P 使R 2 接入电路的阻值为变阻器最大阻值的 7/15，通电 1min R 2 产生的热量为_____J 。
中考物理焦耳定律的应用问题的综合热点考点难点含答案
一、初中物理焦耳定律的应用问题1．如图是科技小组为养鸡场设计的调控光照和室温设备的电路图。
此设备的作用是，夜晚对鸡舍内加温，同时增大光照量，白天只进行适当保温，不进行灯光照射，可增大鸡的产蛋量。
电路图中R 1、R 2，是电热丝，L 为照明灯泡（L 的电阻不随温度变化），1212R R R ==。
S 1、S 2，同时断开或闭合，以实现白天和夜晚的用电要求。
开关S 闭合时，下列说法错误（ ）A ． S 1、S 2同时断开时，设备运行处于白天用电状态B ． S 1、S 2同时闭合时，设备运行处于夜晚用电状态C ． S 1、S 2同时断开时，在相同时间内和产生的热量之比为2∶1D ． S 1、S 2同时闭合时，若电流表示数为6A ，则的实际功率为880W【答案】C【解析】【分析】【详解】S 闭合，S 1、S 2同时断开时，R 1、R 2组成串联电路，灯泡L 断路不发光，且电路中的电阻最大，由公式2U P R=可知，此时电路中的电功率最小，为保温状态，所以是白天在相同时间内R 1、R 2产生的热量之比22221212Q Q I Rt I R t R R ====∶∶∶ 开关S 、S 1、S 2同时处于闭合状态，R 2被短路，R 1和灯泡L 组成并联电路，灯泡L 发光，且电路中的电阻最小，由公式2U P R=可知，此时电路中的电功率最大，为加热状态，所以是晚上，因为U I R=，所以 112L R R =∶∶ 所以L L112 1I I R R ==∶∶∶ 因为R 1= 6A所以I 1=4AI 2=2A因为1L 220V U U U ===所以11220V 4A 880W P UI ==⨯=故选C 。
2．有一台电动机，额定电压3V ，额定电流1A ，电动机线圈电阻0.5Ω。
这台电动机正常工作1min ，消耗的电能为_______J 。
产生的热量为_______J ，输出的机械能为_______J 。
【答案】180 30 150【解析】【分析】根据=W UIt ，求出消耗的电能；根据 2Q I Rt =求出在1min 内电流产生的热量；消耗的电能减去产生的热量即为电动机获得的机械能。
对焦耳定律演示实验的探讨
对焦耳定律演示实验的探讨
《对焦耳定律演示实验的探讨》
焦耳定律是物理学中一个重要的定律，它描述了光在反射和折射时的行为。
通过演示实验，可以更好地理解这一定律。
首先，需要准备一个容器，在容器中倒入水，然后将一个光源放置在容器的底部，使光线垂直射入水中。
接下来，将一个半球形透镜放置在容器中，使其位于光源与水面之间，观察光线在透镜上的反射和折射现象，并记录下来。
结果表明，光线在透镜上发生了反射和折射，反射后的光线与入射光线的角度相等，而折射后的光线则满足焦耳定律，即折射角的正切值等于折射介质的折射率与入射介质的折射率的比值。
以上演示实验证明了焦耳定律的正确性，也为我们更好地理解焦耳定律提供了有力的证据。
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。
焦耳定律初中物理教案及反思
焦耳定律初中物理教案及反思教学目标知识目标1.知道电流的热效应.2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.能力目标知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.情感目标通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.教学建议教材分析教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.做好实验是本节课的关键.教法建议本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.本周一，下午第五节课，我在高二111班开了一堂公开课，课题为《焦耳定律》，高二物理组的老师全部参加了听课，下面我把这节课的教学反思向大家汇报如下本节课应该抓住了电功和电热两个基本概念，教材从实验和理论两个角度研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.根据学生实际和课程标准的要求进行设计，通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。
教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，在实验的过程中学生也可能提出许多问题，教学中一定要发挥学生的主体作用，尤其是在大力提倡科学探究的今天。
15.4 探究焦耳定律
成正比.四年之后，俄国物理学家楞次公布了 他的大量实验结果，从而进一步验证了焦耳
关于电流热效应之结论的正确性.因此，该定
律称为焦耳—楞次定律.焦耳活到了七十一
岁.1889年10月11日，焦耳在索福特逝世.后
人为了纪念焦耳，把功和能的单位定为焦耳.
因此，Q=I2Rt与W= UIt 是有区别的：
①在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。
化学家道尔顿.道尔顿给予了焦耳热情的教导.
焦耳向他虚心的学习了数学、哲学和化学，
这些知识为焦耳后来的研究奠定了理论基
础.1840年，焦耳把环形线圈放在装水的试管
内，测量不同电流强度和电阻时的水温.通过
这一实验，他发现：导体在一定时间内放出
焦耳
的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积
(1818－1889）
进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.
二、焦耳定律：
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最 先精确地确定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。
1.内容：电流通过导体时产生的热量，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.
2.公式：Q = I2Rt
（2）当电源短路时，导线为什么会明显发热？
（3）由于电线存在电阻，所以电能在输送的过程 中会产生电热，造成电能的损失。为了减少电热造成 的损失，在输电时采取高压输电的办法。试运用学过 的电功率、焦耳定律等知识，通过推理证明高压输电 的合理性。
例1：某电热器接在220V的电源上，其电阻是100 Ω， 则通电8min能产生多少热量？
③要比较Q与R的关系，需要控制两个持电阻不变，可以 只观察不同的电流通过同一个电阻时，产生的热量 所引起的温度计示数高低。
中考物理焦耳定律的应用问题(大题培优 易错 难题)含答案解析
一、初中物理焦耳定律的应用问题1．在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热,甚至引起火灾，原因是连接处（）A．电流比别处大，产生的热量多B．电流比别处小，产生的热量多C．电阻比别处小，产生的热量多D．电阻比别处大，产生的热量多【答案】D【解析】【分析】由焦耳定律知道，电流通过导体产生的热量跟电流的平方、电阻大小和通电时间成正比。
导线相互连接处因为接触不良，易造成电阻变大，因为导线连接处与其他导线串联在电路中，通电时间是相同的，由焦耳定律可知电阻大的产生的热量越多，据此分析。
【详解】在家庭电路中，导线相互连接处因接触不良，该处的电阻较大，在电流、通电时间相同时，产生的热量较多，往往比别处更容易发热，甚至引起火灾。
故选D。
2．如图甲所示，为额定电压为 6V 的灯泡 L 的I-U 图像．如图乙所示的电路，电源电压 12V 不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关 S1，滑片 P 从最右端移动到最左端，电压表示数变化范围为 2V~6V，则灯泡的额定功率是____W，R1的阻值为_____Ω，滑动变阻器R2两端的最大电压为_____V，移动滑片 P 使R2接入电路的阻值为变阻器最大阻值的7/15，通电 1min R2 产生的热量为_____J。
【答案】3.6 10 6 105【解析】【分析】【详解】[1]由灯泡L的I- U图象可知，当额定电压U= 6V时，灯泡的额定电流I= 0.6A，则灯泡额定功率==⨯=P UI6V0.6A 3.6W[2]当滑片P在在最左端时，变阻器没有连入电路，电压表示数为6V，由图象可知，这时电路中的电流为I 大=0.6A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压L 1U U I R =+大即112V 6V 0.6A R =+⨯解得110R =Ω[3]由电路图可知，当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，R 1与R 2灯泡串联，电 压表测灯泡两端电压，此时电压表示数最小，为U 小= 2V由图象可知，这时电路中的电流为I 小= 0.4A由串联电路的电压特点和欧姆定律可得，电源电压12L U U I R U =++小小滑动变阻器R 2两端的最大电压212V 2V 0.4A 106V U =--⨯Ω=[4]当滑片P 在最右端时，滑动变阻器全部接入电路，通过的电流为I 小= 0.4A则此时滑动变阻器的阻值为226V =150.4AU R I ==Ω小 移动滑片 P 使R 2 接入电路的阻值为变阻器最大阻值的 7/15，则此时滑动变阻器的阻值为 '2715715R =⨯Ω=Ω 则'''L 12U U I R I R =++由图分析可知，当电流'=0.5A I ，灯泡两端电压U L =3.5V 时，等式12V 3.5V+0.5A 10Ω+0.5A 7Ω=⨯⨯成立，即此时通过R 2的电流为0.5A ，则通电1min R 2 产生的热量为()2'2'20.5A 7Ω60s=105J Q I R t ==⨯⨯放3．如图所示当甲电路中的开关S 闭合时，两个电压表所选量程不同，测量时的指针位置均为如图乙所示，则电阻R 1两端的电压为______V ，R 1∶R 2=______，当电阻R 1、R 2并联在电路中时，在相同的时间内电流通过R 1、R 2所产生的热量之比Q 1∶Q 2=_______。
实验5-12验证焦耳定律
03 实验步骤
实验器材的准备
导线
用于连接电源和实验装置，应 选用绝缘性好、导电性能良好 的导线。
恒温水浴
用于保持实验温度恒定，应选 用保温性能良好的水浴。
电源
提供稳定的直流电源，确保电 流和电压的准确性。
焦耳计
用于测量热量，应选择精度高、 稳定性好的焦耳计。
计时器
用于测量加热时间，应选用精 度高、稳定性好的计时器。
理解焦耳定律在日常生活和工业生产中的应用
总结词
了解焦耳定律在日常生活和工业生产中 的应用实例，理解其实际意义和价值。
VS
详细描述
焦耳定律在日常生活和工业生产中有广泛 的应用。例如，电热器就是利用焦耳定律 原理制成的，通过电阻丝通电产生热量来 加热水或其他介质。此外，在电池充电和 放电过程中，也会涉及到焦耳定律的应用 。通过了解这些应用实例，可以更好地理 解焦耳定律的物理意义和实际价值。
在加热过程中，应注意 观察是否有异常气味或 声音，如有异常应立即
切断电源。
05
接通电源，记录加热时
02
间、电流和电压等参数。
在实验过程中，应注意 保持恒温水浴的温度稳
定，避免外界干扰。
04
数据记录与处理
准确记录加热时间、电流、电压 和焦耳计的读数。
根据焦耳定律公式计算热量，并 进行误差分析。
将数据整理成表格或图表形式， 便于分析和总结。
误差分析
在实验过程中，我们进行了误差分析，并发现误差主要来源于测量 设备的精度和实验操作中的误差传递。
实验条件限制
实验过程中，我们注意到实验条件对结果的影响，如环境温度、湿 度和电源稳定性等因素可能对实验结果产生影响。
焦耳定律在实际应用中的意义
高中物理焦耳定律-难点剖析
焦耳定律-难点剖析一.电功和电热的区别与联系1.功是能量转化的量度，同样，电功是电能转化为其他形式的能的量度.电热是电能转化为内能的量度.可见电功与电热是两个不同的物理量.因此电功的定义式是W=IUt ，电热的定义式是Q=I 2Rt. 2.从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：W ≥Q ，即IUt ≥I 2Rt.在纯电阻电路中，如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等构成的电路，电流做功全部转化为内能，电功等于电热，欧姆定律成立，即W=Q 或IUt=I 2Rt;在计算电热和电功时，可采用W=Q=IUt=RU 2t=Pt中的任一形式进行计算.在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等，电流做功除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W ＞Q 或IUt ＞I 2Rt.此种情况下，欧姆定律不成立，电功只能用公式W=IUt 进行计算，电热只能用公式Q=I 2Rt 计算.【例1】一根电阻丝，通过2 C 电荷量所消耗的电能是8 J ，若在相同的时间内通过4 C 的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是（ ）A.4 V ，16 JB.8 V ，16 JC.4 V ，32 JD.8 V ，32 J 思路分析：我们利用W=qU 可求出电压U 1，再由I=t q =RU可以求出U 2，然后利用W=qU 求W 2. 解析：设电阻丝电阻为R ，开始所加电压为U 1，则W 1=q 1U ，即8=2U 1，所以U 1=4 V. 设后来所加电压为U 2，产生的热量为W 2，则I 2=RU t q 22= ① I 1=RU t q 11= ② 由①②得U 2=12q q U 1=8 VW 2=q 2U 2=32 J. 答案:D温馨提示：此题是电流、欧姆定律及电功的综合应用题，分析时要分清题目的两层含义，找出内在联系，答案是不难求出的.【例2】一台电动机电阻为0.5 Ω，正常工作时通过的电流为20 A ，在10 s 内转化的机械能为4.2×104J ，求：在这10 s 内电流做了多少功？电动机产生的热量为多少？思路分析：电动机正常工作时是非纯电阻用电器，电功和电热的公式不能通用.由于不知道加在电动机两端的电压,W=IUt 求电功.但我们可以先计算电热，然后再根据能量守恒求电功.解析：先计算电热，Q=I 2Rt=2.0×103J ，现根据W=Q ＋E 机，故W=2.0×103J ＋4.2×104J=4.4×104J. 答案：4.4×104J 2.0×103J温馨提示：在非纯电阻电路中，电功W=IUt 中的电压U ≠IR ，原因是加在电动机两端的电压有两个贡献：①使导体的电阻发热;②使电动机转动起来.U=IR 只对纯电阻电路成立. 二、电功率和热功率的区别与联系1.区别：电功率是指输入某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U 和通过的电流I 的乘积.热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流的平方和导体电阻的乘积.2.联系：对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P=IU=I 2R=RU 2中任一形式进行计算.对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率. 【例3】额定电压都是110 V ，额定功率P A =100 W ，P B =40 W 的A 、B 两灯，接在220 V 的电路中，使电灯均正常发光.能使电路消耗的电功率最小的电路是图2-5-1中的（ ）图2-5-1思路分析：两灯正常发光，两灯的实际电压等于其额定电压，由P=RU 2可知R A <R B ，根据串联分压关系，A图中有U A <110 V 、U B >110 V ，两灯不能正常工作，所以A 错.图B 中A 和变阻器并联后的电阻比A 电阻还要小，即仍有U A <110 V 、U B >110 V ，所以B 错.C 和D 图中两灯电压均有可能为110 V ，此时再看电路消耗的功率，C 图中灯A 消耗功率100 W ，灯B 和变阻器并联后的阻值与灯A 相等，所以电路消耗的总功率为200 W ，D 图中A 、B 两灯并联后的阻值与变阻器相等,所以变阻器消耗的功率为140 W ，电路消耗的总功率为280 W. 答案：C温馨提示：此类问题的思路分两步：①先分清哪个电路的A 、B 灯能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任一个达到其额定值，其余两个也达到额定值方面分析.②确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小.可以用计算的方法去比较，也可以用定性分析法比较.【例4】有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为0.4 A ，若把电动机接入2.0 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A.求电动机正常工作时的输出功率是多大?如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大?思路分析：对这个题我们要注意两点：①是当电动机不转时就相当于一个纯电阻，欧姆定律成立.而它正常工作时就不再是纯电阻了，欧姆定律也不再成立.②是电动机的输出功率等于它消耗的电功率减去它的发热功率.解析：当电动机接入电压为0.2 V 电路时，电动机不转，此时电动机仅相当于纯电阻.设其电阻为R ，由欧姆定律得：R=4.02.011I U Ω=0.5 Ω 当电动机接入2.0 V 电路中时，电动机正常工作，此时电动机消耗功率P=U 2I 2=2.0×1.0 W=2.0 W 电动机的电热功率P 热=I 22R=0.5 W电动机的输出功率P 出=P-P 热=2.0 W-0.5 W=1.5 W如果正常工作时转子突然被卡住，则电动机相当于纯电阻R ，其上电压即U 2，所以电动机的发热功率P 热′=I ′2R=5.00.2222=R U W=8 W.此时电机将要被烧毁. 答案:1.5 W 8 W温馨提示：要从能量转化的角度认识清楚纯电阻电路和非纯电阻电路的区别.当电动机不转时，消耗的电能全部转化为内能，实际上就是纯电阻电路.当电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，此时电路为非纯电阻电路. 三、额定功率和实际功率用电器的额定功率是用电器长期正常工作时的最大功率，也是用电器在额定电压或额定电流下工作的功率，即P 额=U 额I 额.对于纯电阻用电器：P 额=I 额2R=RU 2额.用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率.为保证用电器正常工作，要求实际功率不能大于其额定功率.【例6】额定电压为220 V ，额定功率为40 W 的灯泡，它的灯丝电阻为多少?如果把这只灯泡接在电压为110 V 的电路上，灯泡的实际功率为多少?(假设灯丝电阻不变)思路分析：首先要清楚灯泡是个纯电阻用电器，其功率可由P=RU 2求.再就是要抓住灯泡的电阻是个定值，所以我们可以先由额定功率求出灯泡的电阻，然后再求出它的实际功率.解析：由于P=RU 2，所以灯泡的电阻R A =4022022=额额P U Ω=1 210 Ω当灯泡所加电压为110 V 时，不是在额定电压下工作，所以，这时灯泡的实际功率不是40 W ，而应按实际所加的电压进行计算，有P 实=121011022=R U 实W=10 W. 答案:1 210 W 10 W温馨提示：额定功率是指用电器在额定电压下的功率，当电压不足额定电压时，用电器的功率不等于额定功率，其实际功率要根据实际电流、电压计算.另外，不管是在额定功率下，还是在实际功率下，灯泡的电阻是不变的.【例6】将两个灯泡A （220 V 100 W ）、B （220 V 25 W ）串联后接在电路PQ 段，如图2-5-2所示，为使两灯泡都安全使用，在PQ 段所加电压的最大值是多少？PQ 段电路允许消耗的最大功率是多少？图2-5-2思路分析：由于A 、B 串联，所以通过A 、B 的电流相等,分别求出A 、B 的电阻和A 、B 的额定电流.PQ 两端所加电压的最大值应等于A 、B 的总电阻乘以A 、B 中较小的额定电流.同理可得最大功率.解析：由P=R U 2可得：R A =A P U 2=484 Ω,R B =BP U 2=1 936 Ω由P=UI 知：I A =220100=U P A A I B =22025=U P B A 则U m =(R A +R B )I B =(484+1 936) Ω×22025A=275 V P m =I B 2(R A +R B )=31.25 W. 答案:275 V 31.25 W温馨提示：两灯泡串联时，电路中所允许通过的最大电流是两灯泡中较小的额定电流.而两灯泡并联时，电路中所允许加的最大电压是两灯泡中较小的那个额定电压.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
探析焦耳定律实验的五个问题
焦耳及焦耳定律简介
英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840年最先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，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。
这个规律叫做焦耳定律( Joule law)
在初中物理教学中，焦耳定律及其实验这一部分教学内容，属于重要的内容，他在中考中也占有很重要的地位。
学生在实验教学中会遇到许多问题，经常会讨论。
下面挑选几个代表性的问题一些交流与探讨，便于对焦耳定律的实验有一个深刻的印象和进一步的了解。
一、焦耳定理实验的探究方法是控制变量法。
什么是控制变量法呢？
物理学中对于多因素(多变量)的问题，常常采用控制因素(变量)的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。
每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
在焦耳定律实验中，要探究的是电流通过导体产生的热量与电流、
电阻和通电时间的关系。
当我们研究热量与电阻关系的时候，需要控制电流和通电时间是不变的。
在实验过程中，改变电阻的大小，观察、分析热量是如何变化的，从而找到热量和电阻的关系。
如图所示，
两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化，反映密闭空气温度的变化。
两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。
两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两段电阻丝的电流相同。
通电一定时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。
在上面的实验装置中，就是控制了电流和通电时间，只是改变了电阻。
从实验装置就可以看出，这是一个探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
从上面的这个图中可以看出，它是研究热量和哪个因素的关系？控制了哪些因素是不变的？
在初中物理实验的探究中，许多实验都是运用了控制变量法。
如：探究声音的音调与频率的关系；探究声音的响度与振幅的关系；探究动能大小与哪些因素有关等等实验
二、在焦耳定律实验中，也运用了转换法。
所谓'转换法'，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
在焦耳定律实验中，电流通过导体产生热量的多少，我们是看不见、摸不着，也不便于测量的。
那么如何比较5欧的电阻和10欧的电阻哪个放出的热量多呢？实验中电流通过电阻丝放出热量会使空气受热膨胀，放出的热量越多，空气膨胀得也越多，使U形玻璃管中的水柱升高的就越多。
所以我们在这个实验中是比较U形玻璃管中的水面，哪个升得高，哪个电阻丝产生的热量就越多。
这就是转换法的应用。
初中物理实验中，运用转换法的实验有，探究声音产生的原因、探究液体压强的特点、探究压力的作用效果等等。
三、焦耳定律实验中，空气可以用煤油、水和沙子这些材料代
替吗？
如果用煤油、水或者沙子代替空气，那么实验现象不明显，效果不太好。
与空气相比，电阻丝在加热煤油的过程中，煤油需要吸收较多的热量，温度才会上升，做这个实验需要的时间会变长。
由于水的比热容比煤油大，相同质量的水和没有吸收了相同的热量后，水的温度升高的少，所以实验效果还不如煤油。
沙子与煤油和水相比，它的比热容小，受热后温度会升高的快，但是用电阻丝加热沙子的时候，沙子受热不均匀，需要不停的搅拌，这样的操作，在实验过程中也是很不
方便的。
所以空气是最好的实验材料。
经常这样分析实验装置的合理性，可以培养学生的设计实验的能力和思维能力，杜绝了实验的生搬硬套。
四、本实验中，U形玻璃管可以用温度计代替吗?
不可以代替。
空气是装在密闭的容器中，当插入温度计以后，温度计的玻璃泡也需要密封在容器中。
这样电阻在加热的过程中，容器内的空气受热膨胀，热空气会涨破密闭的容器，导致实验失败。
如果插入温度计，不密封温度计的玻璃泡，那么空气受热膨胀就会跑到容器的外面，并且带走了热量，这样也不便于比较电阻丝产生热量的多少。
即使没有上述的原因，用温度计代替U形玻璃管也是不可取的。
因为电阻丝加热容器内空气的过程中，空气温度的变化，不足以使温度计的示数较快的上升，观察效果不明显。
五、本实验中，并联一个5欧电阻的作用是什么？
如图所示，两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并联，它的作用是使通过两容器中电阻的电流不同。
通过左边电阻的电流大。
在时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。
简言之，并联一个5欧电阻的作
用就是改变通过电阻的电流大小。
以上五个问题就是在教学过程当中，学生们积累和发现的。
其实学生们还有许多想问的问题需要解答。
我认为，对待物理实验，学生们应该寻找一切可以抓住的机会动手操作。
在实验的过程中尽情地体验，只有尽情地体验，才能感悟到那些只有通过实验才能得到的东西，那是课本上没有的，老师也不一定能讲到的东西。
那些惊奇的发现，只有通过实验才能获得。