人教版物理九年级下册 第18章 第4节 焦耳定律课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第18章 电功率
第4节 焦耳定律
学习目标
知识与技能
1．能通过生活实例，认识电流的热效应。
2．通过探究电流产生的热量与哪些因素有关，得出焦耳定律，并会用焦耳定律进行计算。
3．知道电热在生活中的利用和防止，学会辩证地看问题。
过程与方法
通过实验探索电流的热效应跟电流、电阻大小的关系。
情感、态度与价值观
1．具有对科学的求知欲，乐于探索日常生活中的物理学道理，乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。
2．能表达自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。
重点
电流产生的热量跟电阻、电流大小之间的关系。
难点
理解焦耳定律。
学习目标
1.电流的热效应
（1）电流通过导体时将电能转化为______，这个现象叫做电流的热效应.只要有电流通过导体，而且导体有一定的电阻，就会发生电流的热效应.
（2）电热与电阻的关系：在______相同的条件下，电能转化成热能时的电功率跟导体的电阻成____比.
2.焦耳定律
（1）焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟电流的_______成正比，跟导体的电阻成____比，跟通电时间成_____比. （2）用公式表示Q=______.
热能
电流
正
二次方
I2Rt
正
正
自主学习
信息1　将如图所示的电炉接入家庭电路中，会发现，通电的电炉丝会发光、发热，其温度是很高的，而与电炉丝连接的导线却是凉的。
信息2　如图所示电炉丝中间断了，现将断头搭接在一起，接入家庭电路中，会发现，通电的电炉丝会发光、发热，且断头搭接在一起之处发光更亮，一会儿，断头处又被烧断。
根据以上实验现象，你能提出一个相关的问题吗？
情境导入
上周六，我们学校小伟同学的妈妈出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。妈妈回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是用手一摸电视机的后盖就发现，小伟刚看过电视。
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
你知道小伟妈妈是根据什么判定的吗？
生成问题
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。
一、电流的热效应
自研互学
电取暖器
热得快
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。
上面这些生活中常用的电器有什么共同的特性？
电饭煲
电能转化为热能。
热水器
电热杯
实质:
　　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
二、探究：电流的热效应与什么因素有关
电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关
实验装置
演示实验
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
　　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。
　　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
三、焦耳定律
焦耳定律
Q = I R t
热量 电流 电阻 时间
J A Ω S
公式：
意义：
单位：
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。
焦耳定律的理论推导
电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。
即: Q = W = Pt = UIt = IR It = I2Rt
考考你：
电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？
原因：导线电阻远小于电炉丝电阻，产生的热量少。
一根60 的电阻丝接在36V的电源上, 在5min内共产生多少热量？
解：
通过电阻丝的电流为：
U
I=
__
R
=
36V
60
=0.6A
电流产生的热量为：
Q=I2Rt=(0.6)2×60×5×60J=6480J
例题讲解
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
　　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
焦耳定律
电流的热效应
焦耳定律
特征：电流通过导体会发热
探究电流热效应跟哪些因素有关
表述：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式： Q = I2Rt
Q = I2Rt 的推导公式的应用
课堂小结
1.“ 在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持 _____、_____一定，用滑动变阻器改变电阻丝的电流。
2.一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是_ __W 通电1min时产生的热量是_______J。
3.电阻R1、R2串联在电路中，R1=4，R2=6，则P1:P2=_____。 Q1:Q2=______。
电阻
时间
400
24000
2:3
2:3
当堂演练
4、 现有甲乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内，它们发热情况是（ ）
A 、甲放热多 B 、乙放热多
C 、同样多 D、无法判断
5、将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W”的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是（ ）
A 电烙铁 B 充电器
C 电风扇 D 一样多
B
A
（见教材P102 动手动脑学物理）
1.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？
解:Q=I2Rt=(2A)2×2Ω×60s=480J.
2.一只额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？
解:Q=W=Pt=450W×1×60s=2.7×104J.
教材习题解答
3.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？
解:额定功率
产生的热量Q=W=Pt=40W×10×60s=2.4×104J
4.某校师生自制了一台电烘箱.电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量.求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻.
解：
由Q=I2Rt得
5.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉.
（1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例；
（2）列举两个生活或生产中防止电流热效应产生危害而采取的措施.
解：（1）如电饭煲、电热水器等利用电流的热效应来加热.
（2）电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热；电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，这些措施都是为了降温.
6.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而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？
解：导线相互连接处的电阻大.根据电流的热效应跟电阻 大小的关系，接入电路的电阻越大，发热越多，温度越高，这样长时间工作会加速老化，甚至引起火灾.