沪粤版物理九年级上册 15.4 探究焦耳定律 习题课件(共51张PPT)

(共51张PPT)
物理
第十五章 电能与电功率
15.4 探究焦耳定律
知识梳理
随堂检测
课堂导学
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导学目标
课后作业
导学目标
导学目标
1．知道电流的热效应及其在实际中的应用与控制.
2．通过实验探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关.在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法.
3．了解焦耳定律，用焦耳定律说明生活、生产中的一些现象，会用焦耳定律进行简与的计算.
核心考点：有关电热的计算，一般考查综合题.
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末页
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1.电流通过导体时，通电导体产生的热量,
跟　 　成正比，跟　 成正比，
跟　 　成正比．
2. 科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神，英国物理学家　　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．为了纪念他做出的贡献，人们将他的名字命名
为　　的单位．
3.电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的 效应。
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知识梳理
电流的平方
导线的电阻
通电的时间
焦耳
热量
热
知识点1 通电导体放出的热量跟哪些因素有关
1.猜想与假设：通电导体放出的热量可能与导体的 、导体中的 和 有关
2.设计实验
a．探究导体产生的热量跟电阻的关系
要探究导体产生的热量跟电阻的关系，要控制通过两个电阻丝的 大小相等，
电流
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电阻
通电时间
电流
两个电阻丝的 不相等.因此，可将两个电阻丝 联在电路中.同时，注意通电时间的控制.
b．探究导体产生的热量跟电流的关系
要探究导体产生的热量跟电流的关系，应保持电阻值和通电时间不变，改变通过电阻丝的电流，这可以跟电阻丝串联一个 ，通过 来改变电路中的电流.
阻值
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串
滑动变阻器
调节滑动变阻器的滑片
3.进行实验：
a.按电路图连接电路，通电前，先记下瓶中煤油的初始温度t0；通电后，没经过相同的时间(如1min)，就记录一次两支温度计的示数，并记录在表一中.
表一 1
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温度t/oC
电阻R/ t0 t1 t2 t3 t4
R1= `
R2= `
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b.保持通电时间相同，调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小，观察R1电阻丝所在液体的变化，将测量记录结果记录在表二中.
表二 1
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温度t/oC
电阻I/A t0 t1 t2 t3 t4
I1=
I2=
I3=
(4)实验结论：
通电导体产生的热量与导体的电阻、导体中的电流以及通电时间成 . (选填“有关”或“无关”).
有关
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【例1】（2017 绥化）利用如图所示的电路装置，探究“电流产生的热量跟什么因素有关”。接通电源，两容器内的空气被加热后膨胀，使U形管的液面发生变化情况，就可以比较瓶内电阻丝发热的多少.此装置可以探究电流产生的热量跟___________的关系，一段时间后，
________(选填“左”或“右”)容器内电阻丝产生的热量较多.
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电阻
右
思路点拨:分析图示装置与实验控制的变量即可答题.
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【变式拓展1】（2017 日照）某学习小组在老师的指导下，探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关。他们用的实验器材如图所示，两个透明容器中密封着等量空气，U形管中液面最初相平，两个密闭容器中都有一段电阻丝。
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（1）请你用笔画线代替导线，把图甲两个容器的电阻丝接到电路中。
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（2）实验中通过观察液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫
。
（3）接好电路，闭合开关，通电一段时间后，
（填“左”或“右”）侧U形管中液面高度变化大，此实验现象表明，在电流和通电时间均相同的情况下， 越大，所产生的热量越多。
转换法
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右
电阻
（4）让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相同阻值的电阻和这个容器内的电阻并联（如图乙所示）．移走图甲中的电阻，换接图乙中的电阻到电路中，重新做这个实验。此时通过两容器中电阻的电流不同，在通电时间相同的情况下，观察U形管中液面高度变化，由此得到的结论是
。
在电阻和时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多
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知识点2 焦耳定律
1.内容：
2.公式：Q= ，单位是： .
3.导出公式：Q= ；Q= ；Q=_______
电流流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，跟通电时间成正比.这个规律叫做焦耳定律.
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课堂导学
Q=I2Rt
J
Pt
UIt
U2t/R
【例2】（2017 武汉）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。下列说法正确的是（ ）
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B
A．左侧容器中电阻丝的阻值比右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
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课堂导学
【思路点拨】（1）由焦耳定律Q=I2Rt可知，Q与I、R及t有关，故应采用控制变量法进行分析；
（2）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转换法。
【变式拓展2】（2017 邵阳）一根电阻丝的电阻是 10 ，通过 2A 的电流时，1min 内产生的热量是 J。
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2400
知识点3 电流热效应的应用的控制
（1）电流热效应的应用
电热器是利用电热的主要设备，它是利用电流的热效应来加热的设备.如：
.
（2）电流热效应的控制
对于不予要热量的用电器，电流热效应是一种浪费甚至会造成危害，因此就有必要把这部分热量散发出去.
电烙铁、电熨斗、电炉、电热毯、电饭锅等
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【例3】（2017 长春）下列用电器中，没有用到电流的热效应工作的是（ ）
A．电暖气 B．电风扇 C．电熨斗 D．电饭锅
B
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课堂导学
【思路点拨】（1）电流的热效应：电流通过导体要发热，这叫做电流的热效应，如电灯、电炉、电烙铁、电焊等都是利用电流的热效应的例子；
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课堂导学
（2）电流的化学效应：电流通过导电的液体会使液体发生化学变化，产生新的物质，电流的这种效果叫做电流的化学效应，如电解、电镀、电离等就属于利用电流的化学效应的例子；
（3）电流的磁效应：给绕在软铁心周围的导体通电，软铁心就产生磁场，这种现象就是电流的磁效应，如电铃、蜂鸣器、电磁扬声器等都是利用电流的磁效应制成的。
【变式拓展3】下列情况中不属于防止电热危害的是( )
A．电视机的后盖有许多孔
B．电脑机箱内有小风扇
C．电动机外壳有许多散热片
D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次
D
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课堂导学
随堂检测
1.（2017 北京）下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是（ ）
A．电视机 B．电热水器
C．抽油烟机 D．电冰箱
B
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随堂检测
2. 某同学为探究电流通过导体产生热量的多少跟电阻的关系，设计了如下电路图，其中正确的是( )
B
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随堂检测
3. 电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是( )
A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流
B．导线的绝热皮隔热
C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻
D．导线散热比电阻丝快
C
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随堂检测
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4.（2017 重庆）如图所示电路中，电源电压恒为6V，R1=30Ω，只闭合开关S时，电流表示数为 A；同时闭合开关S、S1，电流表示数为0.5 A，则通电1分钟电阻R2产生的热量为
J。
0.2
108
随堂检测
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5. 如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置示意图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝电阻较小，烧瓶B内的金属丝电阻较大．实验中应使两瓶中盛装的煤油质量　 　（选填“相等”或“不相等”）．当开关闭合后，　　（选填“A”或“B”）瓶中温
度计示数上升较快
相等
B
随堂检测
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6. 在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了如图甲所示的实验装置．两个透明的容器中密闭了等量的空气，U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化
随堂检测
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（1）若通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的　　越大，产生的热量越多．
（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的　　越大，产生的热量越多
（3）该实验中用到的研究物理问题的方法
是　 　法和转换法．
电阻
电流
控制变量
7. 如图所示，
电源电压12V，
R1=10Ω，R3=50Ω．
(1)只闭合开关S2，1min
内R3产生的热量是多少？
(2)只闭合开关S3，R1的功率是1.6W，R2的阻值是多少？
(3)同时闭合开关S1、S2、S3，电流表的示数是多少？
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随堂检测
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随堂检测
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随堂检测
课后作业
一、选择题
1. （2017 大连）下列措施中，属于利用电流热效应的是（ ）
A．电视机的后盖有很多孔
B．电饭锅的发热板装在底部
C．与空调器相连的导线很粗
D．电脑的主机中安装微型风扇
A
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课后作业
2. 为测量某电热杯的电功率，小明同学把家中其余用电器均从电源上断开，只将该电热杯接入电路，观察电能表，发现在1min内电能表转盘转动15圈．电能表的部分技术参数如表，该电热杯的电功率是（ ）
　A．300W B．30W C．150W D．200W
A
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电压 220V
电流规格 10（20）A
电流频率 50Hz
每千瓦时的转数 3 000revs/（kW h）
课后作业
3.（2017 株洲）一台电风扇通电后电流I随时间t变化的图象如图所示，电流稳定后正常工作，设它正常工作一段时间线圈产生的热量为Q1．后因机械故障叶片停止了转动，仍通电相同时间，线圈产生的热量为Q2．忽略温度对电阻的影响，则（ ）
A．Q1=Q2
B．Q1＞Q2
C．Q1＜Q2
D．条件不足，无法比较Q1
和Q2的大小
C
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课后作业
4.下列用电器均标有“220V，100W”，在额定电压下工作相同时间产生热量最多的是( )
A．电热水袋 B．电视机
C．电风扇 D．白炽灯
A
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课后作业
5.关于“12V 4W”的小灯泡L1，和“9V 3W”的小 灯泡L2，下列说法正确的是( )
A. L1和L2正常工作时的电阻一样大
B. L1 和L2串联在一起使用时，两灯消耗的功率一 样多
C. L1 和L2并联在一起使用时，两灯消耗的功率一 样多
D. L2串联一个9 Ω的电阻接在12 V电路中，也能 正常发光
D
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课后作业
6.（2017 武汉）如图所示是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，右侧U形管中液面高度差比左侧的大。
下列说法正确的是（ ）
A．左侧容器中电阻丝的阻值比
右侧容器中的大
B．该装置用来探究电流通过导体产生的热量跟电流大小的关系
C．该装置可以用来探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系
D．U形管中液面高度发生变化是因为U形管中液体的热胀冷缩造成的
C
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课后作业
二、填空题
7.（2017 广元）1820年，丹麦物理学家
在课堂上做实验时发现了电流的磁效应，电流也具有热效应，20年后的1840年，英国物理学家焦耳最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和 的关系，家用电风扇工作时，电动机同时也要发热，一台标明“220V 44W”的电风扇正常工作10分钟，电流产生的热量为 J（已知电动机线圈电阻为2Ω）。
奥斯特
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通电时间
48
课后作业
8. 有一电热丝其电阻为2Ω，正常工作时通过的电流为5A，该电热丝正常工作5min产生的热量为 J．正常工作时的电功率 W．
9. 电热毯是冬季北方常用的取暖设备，它是利用 来工作的．而计算机内都装有小风扇，它工作时把热空气驱走，这是为了 ．
15000
首页
50
电流的热效应
散热
课后作业
10. 如图是两定值电阻RA和RB中的电流与其两端电压的关系，若将两电阻并联在电压为2V的电路中，干路上电流为 A，通电相同时间，RA、RB产生的热量之比QA：QB= ．
0.6
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2：1
课后作业
11. 小王家电能表上标有“220V 20A”字样，他家原有用电器的总功率是1800W，最近新买了一台额定功率为2200W的电热水器，电热水器正常工作1分钟将会产生 J的热量．将该电热水器接入家庭电路后，他家的所有用电器 同时使用（选择“能”或“不能”）．
1.32×105
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能
课后作业
三、实验题
12. 在探究影响电流热效应因素的活动中，小明用电阻分别为R1和R2（R1＜R2）的两段电阻丝，研究电流的大小、电阻和时间对产生热量的影响．
（1）实验中应将这两段电阻丝分别浸没在
和初温都相同两瓶煤油中．
（2）实验中通过 来比较电阻丝产生的热量的多少．
质量
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液体温度的变化
课后作业
（3）如图所示，将两段电阻丝串联后接入电路，这是探究 对产生热量的影响．工作一段时间后， （A/B）瓶中温度计示数高．
（4）研究电流大小对产生热量的影响时，小明将R1和 R2并联后接入电路，工作相同时间．此过程中，通过电流大的电阻是 （R1/R2），产生热量多的电阻是 （R1/R2）．
小明的这一做法可行吗？说明你的理由．
答： （可行/不可行）．理由： ．
电阻
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B
R1
R1
不可行
实验中未能保持电阻不变
课后作业
四、计算题
13. （2017 呼和浩特）小王同学自制了一只“热得快”，这只“热得快”是用一根电阻为48.4Ω的电阻丝制成，将它接在220V的家庭电路里使用。求：
（1）该“热得快”5min内产生的热量；
（2）为了安全。小王同学将一只工作指示灯与电阻串联使用，经测量电阻丝消耗的功率为原来功率的81%，求指示灯的电阻。
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（1）3×105J；（2）5.4Ω
课后作业
五、综合能力题
14. 小红用图1所示的装置探究电流产生的热量与跟哪些因素有关她猜想：
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课后作业
A．可能与电流大小有关；
B．可能与电阻大小有关；
C．可能与通电时间有关．
她分别将两段阻值不同的电阻丝密封在两个装有空气密闭容器中．
（1）图中实验时研究电流的产生的热量与
的关系．（选填字母）
（2）在这个实验中电流产生热量的多少是通过
体现出来的．
（3）如果研究电流产生的热量与电流关系时应控制 和 不变，请设计这个实验的电路图．
电阻
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U型管中液面的高度差
电阻
通电时间
课后作业
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英语
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