18.4焦耳定律 课件 2021-2022学年人教版物理九年级(共24张PPT)

(共24张PPT)
第十八章 电功率
通过实例，认识电流的热效应
在实验基础上，引出焦耳定律
会用焦耳定律进行计算
通过学习电热的利用和防止，
学会辩证地看待问题
学习目标
学习目标一：认识电流的热效应
使用这些电器时，热量是从哪里来的？能量是如何转化的？
什么叫做电流的热效应？
电流热效应有时对我们有益，有时有害。
1.列举两个利用电流热效应的实例；
2.列举两个为防止电流热效应产生危害而采取的措施。
学习目标一：认识电流的热效应
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。
电热器
电能
内能
电热的利用和防止
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。
学习目标一：认识电流的热效应
电热的利用和防止
学习目标一：认识电流的热效应
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．电热的危害
辩证地看待问题
学习目标二：
探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
提出问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
猜想与假设：
电压
电流
电阻
通电时间
学习目标二：
探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
如何观察电流产生热量的多少？
探究一个物理量与多个因素有关，应该采用什么方法？请设计简单的电路，完成下列探究！
1.探究热量与电阻的关系时，
要控制哪些量相同？
如何控制电流相等？
2.探究热量与电流的关系时，
要控制哪些量相同？
如何改变电流大小？
实验装置
学习目标二：
探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
实验装置：
电阻放热使密闭容器内的空气吸热后，温度升高，气体体积膨胀，压强增大，从而推动U型管中液面升高。
U型管中液面高度的变化反映了密闭空气膨胀的程度；从空气的膨胀程度可以判断电阻产生热量的多少。
转换法
学习目标二：
探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
实验1：研究电热与通电时间的关系
　　在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
加热1min
加热2min
学习目标二：
探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
实验2：研究电热与电阻的关系
　　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。
R1 = 5Ω
R2 = 10Ω
要控制哪些量相同？
如何控制电流相等？
R = 10Ω
R = 10Ω
R = 10Ω
学习目标二：
探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关？
实验3：研究电热与电流的关系
I = 2I1
I
I1
　　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。
要控制哪些量相同？
如何改变电流大小？
1．内容：
2．公式：
3．例题：某导体的电阻是2Ω，通过2A 的电流时，1min 产生多少焦耳的热量？
学习目标三：理解焦耳定律
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。
Q =I2Rt
I --电流--A
R--电阻--Ω
t --时间--s
Q--电热--J
焦耳（James Prescot t Joule,
1818—1889），英国物理学家，一生致力于实验研究。他用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系，根据所测电流通过电阻放出的热量，提出焦耳定律。焦耳的研究为能量守恒定律的建立奠定了基础。
科学揭秘
为什么电热宝通过导线接到电路中，电热宝热得烫手，而导线却几乎不发热？
答：因为电线和电热宝串联，通过它们的电流相等，而电热宝的电阻比电线的电阻大的多，所以根据焦耳定律 Q=I2Rt 可知，在相同时间内电流通过电热宝产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电热宝热的烫手而电线却几乎不发热。
　　2．当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
学习目标三：理解焦耳定律
电能和电热关系
　　1．电流通过导体时，如果电能全部转化为内能（如：电暖器、电饭锅、电炉子等），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 （= Pt）　　
电能 内能+机械能
例题：一只额定功率是450W 的电饭锅，在额定电压下使
用，每分钟产生多少热量？
W ＞ Q
夯实基础
1.如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A．电风扇
B．电热水壶
C．电脑
D．电视机
2.将两根电热丝R1和R2串联起来，接在如图所示的电路中通电，若R1＞R2，则（ ）
A．甲火柴先被点燃
B．乙火柴先被点燃
C．两根火柴同时被点燃
D．无法比较
夯实基础
3.圆圆同学在探究电流流过导体产生的热的多少与什么因素有关时采用了如下图所示的实验装置。
①实验中通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过导体产生的热量的多少。
②你认为甲图所示的装置是用来研究电流流过导体产生的热与 的关系。
③由乙图所示实验现象可以得到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的 越大，电阻产生的热量越多。
④该实验采取的探究
方法是
和转换法。
控制变量法
电流
电阻
液面高度
答：家庭电路的导线连接处电阻较大，根据Q=I2Rt可知，通电时间和电流相等，电阻越大，电流通过导体的产生的热量越多，所以导线相互连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。
夯实基础
4.由于电流的 效应，当电流通过电阻时会产生热量。一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上，通过电阻丝的电流为 A，在10min内产生的热量为 J。
5.在家庭电路中，导线相互连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么呢？
1.296×104
热
0.6
拓展能力
1.一台电炉通电后，电炉丝热得发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220V，额定功率为1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为0.1Ω，电炉正常工作10min，通过导线的电流为 A，导线上产生的热量是 J，电炉丝上产生的热量是 J。
66000
5
1500
拓展能力
2.如图所示,将R1和R2串联后接在6V的电源上, R1的阻值为10Ω，R2的阻值为20Ω，闭合开关， R1和R2两端电压之比为 ，通电1min，电阻R1产生的热量为 J。
3.如图所示电路中，已知R1>R2，闭合开关S后（ ）
A．电流通过R1R2产生的热量Q1B．通过R1R2的电流I1＞I2
C．R1R2两端的电压U1>U2
D．R1R2消耗的电功率P1>P2
24
1:2
　　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。
实践延伸
1.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？
实践延伸
2.一只标有“220V 800W”的电饭锅，内装2kg、20℃的水，通电15min后将水烧开，则电饭锅的热效率是多大？（1标准大气压）
解：
①水吸收的热量为：
Q=Cm(t-t0)
Q=4.2×103J/(kg·℃) ×2kg×80℃
Q=6.72×105J
②电饭锅产生的热量：
Q/=Pt=800W×900S
Q/=7.2×105J
③电饭锅的热效率为：
η=Q/Q/
η=93%
答：~~~~~~~~~~~~~~~
实践延伸
3.如图R1和R2串联起来接在电压为12V的电源上，电流表的示数为0.5A，电压表的示数为4V，
问：①R2的阻值是多少？
②R2上5min产生的热量是多少？
③R1和R2的电功率之比是多少？