人教版 初中物理 九年级 18.4 焦耳定律精品课件（28页ppt）

(共28张PPT)
焦耳定律
人教版 九年级上
新知导入
目录
1、电流的热效应
2、焦耳定律
3、电热的利用与防止
新知讲解
学习重点：
1、电流热效应定义及影响因素；
2、焦耳定律内容、电热的计算、电热功率的计算；
3、对电流热效应的利用与防止的解释和应用
学习难点：
1、焦耳定律的应用
2、电热计算中档位判断问题
合作探究
一、电流的热效应
思考：
生活中用电器种类繁多，各有各的用途，以上用电器有什么共同点？
电流的热效应：
电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
课堂练习
想一想：
电炉在通电以后，电炉丝和导线的电流相同，为什么
电炉丝热的发红，而导线却不怎么发热？
电流通过导体时产生的热量和什么因素有关？
课堂总结
电流热效应的影响因素：
实验设计：
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应密闭空气温度的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边的电阻丝电阻比较大。
两容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两端电阻丝的电流相同，通电一段时间以后，比较两个U形管中页面高度的变化，你能观察到什么现象？
实验现象：
右边液面明显高于左边，根据热胀冷缩的原理，显然在其他条件相同时，连入电路中的电阻越大，产生的热量越多。
板书设计
实验设计：
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，因此通过两容器中的电阻的电流不同。在通电相同的情况下，观察U形管中液面高度的变化。
实验现象：
左边液面明显高于左边，根据热胀冷缩的原理，显然在其他条件相同时，通过导体的电流越大，产生的热量越多。
板书设计
实验结论：
（1）在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，电阻产生的热量越多。
（2）在电阻相同、通电时间相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。
（3）在电阻和电流相同时，通电时间越长，产生的热量越多。
板书设计
思考：
本实验我们用到了哪些实验方法？
（1）控制变量法：在探究电热和电阻的关系时，必须控制电流和
通电时间相同的情况下才能比较。
（2）转换法：电流产生的热量无法直接测量，通过U形管液面高度
的变化来显示产生热量的多少。
板书设计
如图是探究电流通过导体产生的热量与 关系的实验装置，实验中用U形管内液面的 反映导体产生热量的多少.通电一段时间后，容器 （选填“甲”或“乙”）内电阻丝产生的热量较多。
板书设计
【答案】 电流；高度差；甲
【考点】焦耳定律的应用
【解析】【解答】（1）根据图片可知，甲和乙两个电阻丝都是5Ω，甲在干路上，乙在支路上，二者电流大小不等，则探究电流通过导体产生热量与电流关系； （2）实验中用U形管内液面的高度差反映导体产生热量的多少； （3）R甲=R乙 ， I甲>I乙 ， 根据焦耳定律Q=I2Rt可知，容器甲内电阻产生的热量较多。 【分析】（1）根据图片分析影响电流产生热量的哪些因素相同，哪个因素不同即可； （2）封闭容器中的电热丝产生热量，里面的空气受热膨胀，压强增大，于是与之相连的U型管内液柱产生高度差； （3）根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当电阻相同时，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
板书设计
用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2 ， 瓶中装有质量相等的煤油．下列说法正确的是（ ）
A. 该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系 B. 闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快 C. 实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生生热量的多少 D. 将某一烧瓶中的煤油换成等质量的水，可比较煤油和水的比热容大小
板书设计
3.【答案】 C
【考点】焦耳定律
【解析】A、由图可知，两电阻丝串联，电流相同，通电时间也相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，A不符合题意；
B、由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2 ， 故R2放出的热量多，温度计示数升的高，B不符合题意；
C、通电后电流通过电阻丝做功，产生热量使煤油的温度升高，通过观察温度计的示数大小来判断电流产生的热量的多少，这个研究方法可以称之为转换法，C符合题意；
D、要比较水和煤油的比热容，则应让水和煤油的质量相等、吸收的热量（加热时间）相等，由温度的变化大小得出比热容的大小关系；故用相同质量的水代替煤油，两瓶中都有相同阻值相同的电阻丝，电阻相等；D不符合题意．
故答案为：C．
板书设计
如图所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。
（1）实验中通过观察________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是________（填序号）。
①探究物体的动能跟哪些因素有关
②探究杠杆的平衡条件
（2）连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，________越大，产生的热量越多。
（3）图中U形管________（选填“是”或“不是”）连通器，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的________不同。
（4）某小组在利用乙图装置实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好请你分析实验现象不同的原因：________。
板书设计
【答案】 （1）液面的高度差（或液面的高度、或两侧液面的高度差、或两侧液面的高度答案前面有“U形管”字样不扣分）；①（2）电阻（3）不是；电流（4）电阻R3断路
【考点】焦耳定律
【解析】（1）如果电流通过导体产生的热量越多，透明容器中空气膨胀程度越大，U形管中液面的高度差越大，所以我们可以通过U形管中液面的高度差来反映电阻产生热量的多少，这种方法称为转换法。
在研究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，我们是通过水平面物块被推出的距离来反映动能大小的，也用到了控制变量法，故答案为：①。
（2）通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，说明右侧导体产生热量多，因为右侧电阻大，表明在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。
（3）图中U形管下端连通，但上端不开口，不是连通器。
乙图中透明容器中电阻相等，是研究电流通过导体产生的热量和电流的关系，所以应该改变电流，乙图中R3与R2并联，目的是使通过R1与R2的电流不同。
（4）左右两侧U形管液面上升高度相同，说明电阻产生了热量一定有电流经过，且产生的热量相同，因为透明容器中的电阻相同，说明电流相同，所以故障可能是电阻R3断路。
【分析】（1）液体受热膨胀，使得U行管内的液面不一样高，高度差越大，产生的热量越多，这体现了物理学中的转化法； （2）要探究电阻大小对导体产热的影响，需要控制电流和通电时间相同； （3）要探究电流大小对导体产热的影响，需要控制电阻大小和通电时间相同； （4）分析电路结构，电路为串联电路，结合电流表、电压表示数的变化，分析电路存在的故障即可。
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二、焦耳定律
定义：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。
计算公式：Q=I2Rt
符号 物理含义 单位
Q 热量 焦耳（J）
I 电流 安培（A）
R 电阻 欧姆（Ω）
t 通电时间 秒（s）
热功率计算公式：P热=Q/t=I2R
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电功和电热的联系：
在纯电阻中：电能完全转化为内能，电流所作的功W全部用来导体发热。电流通过导体产生的热量Q就等于消耗的电能W,即W=Q。
电热计算公式：Q=W=UIt=Pt=I2Rt=
在非纯电阻中：电流所作的功一部分转化成内能，一部分转化成其他形式的能。W=Q+W其他，
电热计算只能用Q=I2Rt
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电功率和电热功率的联系：
在纯电阻中：电能完全转化为内能，电流所作的功W全部用来导体发热。
电功率=热功率
电热计算公式：P热=P电= UI=I2R=
在非纯电阻中：电流所作的功一部分转化成内能，一部分转化成其他形式的能。P电=P热+P其他
电功率只能用P=W/t和P=UI
热功率只能用P=I2R
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甲、乙两电热丝电阻之比为2:3，通过的电流之比为3:1，则相同时间内产生的热量之比为（ ）
A. 2:1 B. 6:1 C. 1:2 D. 1:6
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4.【答案】 B
【考点】焦耳定律
【解析】【解答】相同时间内产生的热量之比为
故答案为：B。
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如图所示，电源电压不变，灯泡标有“6V 3W”字样，当开关S闭合时，灯泡正常发光，电流表示数为0.6A电阻R的电功率为 W，通电10min后R产生的热量为 J。
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13.【答案】 0.6；360
【考点】电功率的计算，焦耳定律
【解析】【解答】因为闭合开关后，灯泡正常发光，所以此时灯泡两端的电压为6V，电功率为3W，根据
，通过小灯泡的电流为
因为电路为并联电路，所以电源电压和电阻两端的电压也为6V，总电流等于各支路电流总和，所以通过电阻的电流为
所以电阻的电功率为
根据
可知，10分钟后R产生的热量为
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三、电热的利用和防止
电热的利用
想一想
以上用电器有什么共同点？
1、工作原理都利用了电流的热效应。
2、电能完全转化为内能。
3、都是大功率用电器。
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电热的防止
用电器在使用过程中会产生热，使导体的温度升高，用电器不能正常工作，
并且绝缘材料老化加快，造成危害。
因此在制作和使用电器时，要采取必要的散热措施。
比如笔记本电脑散热器等。
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（单选题）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）
A. 电饼铛 B. 智能音箱 C. 路由器 D. 数码相机
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2.【答案】 A
【考点】电流的热效应
【解析】【解答】利用电流热效应工作的用电器将电能主要转化为内能，电饼铛工作时主要把电能转化为内能，利用了电流的热效应工作，智能音箱、路由器、数码相机主要不是为了放热，没有利用电流的热效应工作。
故答案为：A。
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