九年级物理人教版教学课件：第十八章 第4节 焦耳定律(共16张PPT)

(共16张PPT)
第十八章 电功率
第 4 节 焦耳定律
一
学习目标
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。
3. 了解电热在生产和生活中的应用。
4. 通过探究“电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关”初步 培养学生发现、研究、解决问题的能力。
二
重难点
重点：理解电流的热效应和焦耳定律。
难点：焦耳定律的计算和运用。
一、引入新课
电流通过用电器中的导体时,导体会发热,生活中的 许多用电器都是利用导体通电后发热来工作的。 电水壶、 电热驱蚊器以发热为目的,手机和智能机器人以智能工作 为目的,洗衣机、电风扇以驱动电动机为目的,各种灯具以 发光为目的,它们工作后都会产生热量。 其中最简单的是 以发热为目的的电热器,核心部件是电热丝,今天我们就 以此来学习电热。
三
教学过程
二、讲授新课
1. 电流的热效应
(1)概念: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。
(2)生活中类似的现象还有很多,手机、电脑使用后都会 发热,电热有利有弊,电热的多少与什么因素有关 呢
2. 电流产生的热量跟哪些因素有关
(1)引导学生根据日常生活中的现象进行分析。
(2)用实验进行研究。 学生讨论研究方法:控制变量法。
①当电流 I、通电时间 t 相同时,研究电热 Q 与电阻 R 的关系。
②当电阻 R、通电时间 t 相同时,研究电热 Q 与电流I 的关系。
③当电流 I、电阻 R 相同时,研究电热 Q 与通电时间 t 的关系。
(3)介绍实验器材: 学生电源一个、开关一个、导线若干、滑动变阻器一 个、量热器一个(5 欧一个,15 欧一个)、温度计两只、 打孔的橡胶塞两个、秒表一个。
(4)实验原理:给量热器内的电阻丝通电,电阻丝通电后 放出的热量被量热器内的空气吸收,量热器内的空 气吸收热量后温度升高,电流通过电阻丝做功放出 的热量越多,量热器内空气的温度升高得越高。用温度计测量量热器内空气温度上升的多少,就可以 比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。
(5)实验设计:
①电路图:通过学生讨论设计出实验电路如图所示。
②实物连接图
电阻 电流 时间t 温度高低
R大 = 15 欧 电流I1=0.2A 2min
R小= 5 欧 电流I1=0.2A 2min
R大 = 15 欧 电流I2=0.4A 2min
R小 = 15 欧 电流I1=0.2A 2min
③实验探究:小组同学分工合作进行实验探究,并记录实验数据在表中
④归纳实验结论:四位同学共同探讨,归纳实验结论。
(6)交流探究
(7)实验结论:
①电热 Q 跟电阻 R 的关系:电流 I、通电时间 t 相同, 电阻 R 越大,电热 Q 越多。
②电热 Q 跟电流I的关系:电阻R、通电时间t相同, 电流越大,电热Q越多。
③电热 Q 跟通电时间 t 的关系:电流 I、电阻 R 相同, 通电时间越长,电热 Q 越多。
3. 焦耳定律
焦耳简介:英国物理学家焦耳在实验条件非常简陋的情况下,重复实验几千次,得出了伟大的焦耳定律,阐明了电热和电流、电阻、时间的定量关系,为人类作出巨大贡献。我们不仅要学习他发现的定律,而且要学习他的刻苦钻研的精神。
(1)内容:电流通过导体时产生的热量,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。注意:“电流产生的热量 Q 与电流的平方 I2 成正比” 的含义是:当 I1 = 2I2 时,Q1 = 4Q2 。
(2)公式:Q=I2Rt。
(3)单位:I-安,R-欧,t-秒,Q-焦。
(4)说明:焦耳定律是从实验中总结出来的规律,适用于任何情况下的电热计算。
例题精讲
一电热水器电阻丝的阻值为 50Ω,正常工作时的电流 为 4A,工作 10min 放出的热量为多少焦
解:工作 10min 放出的热量是:Q=I2Rt = (4A)2 × 50Ω× 10×60s = 4. 8×105 J。
【拓展延伸】 (1)焦耳定律是从实验中总结出来的规律,它适用于任何情况下的电热的计算。
(2)当满足条件,电能全部转化为内能(电热)时,有 Q= W, 此时:W=UIt,而且 U=IR,则 Q=W=UIt =I2Rt。
生活和生产中,经常接触“电热”这个词,有时我 们要利用电热;有时又不希望电热过多,你知道哪些情况 下要利用电热,哪些情况下要防止电热吗
4. 电热的利用和防止
给这些用电器进行分类,哪些是利用电热,哪些是防止电热造成危害的
利用电热的有:电熨斗、取暖器、电饭锅等。
防止电热的有:电视机散热孔、电脑主板风扇、笔记本散热孔等。
(2)总结:电热在实际中有利用也有防止的,我们要利用 辩证的态度来对待电热。
【拓展延伸】根据 Q = 可知,额定电压相同,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 Q = I2Rt 可知,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 其实这两种情况下变量不同,前者是在电压一定时,电阻越小,电流越大,电热与电流是平方的关系,所以电流对电热影响较大。后者的前提是在电流一定时,电阻越大,电热越多,所以不矛盾。
四、课堂小结
1. 电流的热效应
2. 焦耳定律公式: Q = I2Rt
3. 电热的利用和防止