沪粤版物理九年级上册 15.4 探究焦耳定律 习题课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
第十五章　电能与电功率
15.4　探究焦耳定律
学习目标
课前预习
课堂达标
易错辨析
课程标准(2022年版) 学习目标
通过实验，了解焦耳定律.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象. 1.知道电热器是利用电流热效应工作的装置.
2.知道电热器产生的热量与自身的电阻、通过的电流大小和通电时间有关.
3.能准确表述焦耳定律Q＝I2Rt，会运用焦耳定律进行简单计算.
4.会用转换法设计实验，探究影响电流热效应的因素.
5.会利用电热和防止电热损坏电器.
1.(跨学科·日常生活)如图，小明的爸爸买了
一只电炉，使用时小明发现电炉丝已经热
得发红，而与电炉丝相连的铜导线却几乎
不发热.这是为什么
电炉丝与铜导线是串联的，通过铜导线和电炉丝中的电流和通电时间相等，电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多，根据 Q＝I2Rt可知，电流流过电炉丝产生的热量远大于铜导线产生的热量，所以电炉丝热得发红而铜导线却几乎不发热.
2.(跨学科·日常生活)物理课上，老师将包装口香糖的锡箔纸剪成中间狭长的条形，再将锡箔纸两端分别接到电池正负极上，不一会，锡箔纸中间部分就燃烧起来，请解释锡箔纸中间部分燃烧起来的原因.
锡箔纸中间狭窄部分电阻较大，在电流和通电时间相同的情况下，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，中间狭窄部分产生较多的热量，使温度先达到锡箔纸的着火点而燃烧.
1.电流的热效应：电流通过导体，导体　 　的现象，叫电流的热效应.该过程中，电能转化为　 　能.
2.探究“导体放出的热量跟哪些因素有关”的实验中用到的方法：
(1)转换法：把导体放出的热量转化为加热物体升高的温度或膨胀后增加的体积.
(2)控制变量法：在实验中，只改变探究的影响因素，控制其他影响因素不变.
　内　
通电导体放出的热量跟哪些因素有关
　发热　
实验　通电导体放出的热量跟哪些因素有关
【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.
　通电时间　
　电流　
电阻　
【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，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.
　串　
　电阻　
　电流　
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.
　调节滑动变阻器　
　滑动变阻器　
【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，每经过相同的时间，就记录一次两支温度计的示数，并记录在表一中.
表一
温度T/℃电阻R/Ω　　　　 T0 T1 T2 T3 T4
R1＝　
R2＝　
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电阻丝所在液体的温度的变化，将测量记录结果记录在表二中.
表二
温度T/℃电流I/A　　　　 T0 T1 T2 T3 T4
I1＝　
I2＝　
I3＝　
c.实验还表明，通电时间越长，导体产生的热量越多.
【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　 　(选填“有关”或“无关”).
　有关　
【例1】(核心教材母题：YH九上P98，RJ九全P100)小明和小华同学为了探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”，设计了如图所示的实验电路，两个烧瓶A、B中盛有等量、初温相等的煤油，RA与RB是阻值不同的电热丝.
(1)RA与RB采用串联的方式，其目的是控制通电时间、
　 　相等，实验中选用煤油而不选用水，主要是因为
水的　 　比煤油大.
(2)小明同学为了比较RA与RB阻值的大小，用电压表分别测出RA与RB两端电压的大小，发现UA＜UB，则RA　 　RB(选填“＜”“＞”或“＝”).
(3)通过实验，小明得出：在电流、通电时间相同的情况下，电阻　 　(选填“越大”或“越小”)，产生的热量越多.支持这一结论的现象是　 _
　.
升得更高　
　RB所在的烧瓶中的温度计示数
　越大　
　＜　
　比热容　
　电流　
(4)实验中判断液体吸收热量多少的方法在下列实验
　 　(选填字母)中同样用到.
A.探究不同物质吸热升温现象
B.比较不同燃料完全燃烧放出的热量
(5)小华想改装实验装置用来“测量煤油的比热容大小”，则他们应将烧瓶A中的煤油换成与其　 　(选填“质量”或“体积”)相等的水，两瓶中电热丝的阻值应　 　(选填“相等”或“不相等”).
　相等　
　质量　
　AB　
【举一反三】
1.如图所示是探究“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气.
(1)实验中，要比较电阻丝放出的热量的多少，只需比较与之相连的U形管内　 　，这种研究方法
叫　 　.
(2)甲装置可探究电流产生的热量与　 　的关系，通电一段时间后，　 　(选填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大.说明在　 　和通电时间相同时，电阻越大，导体放出的热量越多.
　电流　
　右　
　电阻　
　转换法　
　液面高度差的变化　
(3)乙装置中的电阻R3的作用主要是　 _
　.
(4)如果乙装置中R3发生了断路，保证通电时间相同，则左侧U形管中液面的高度差将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”).
　变小　
流不相等　
　使通过R1和R2的电
【归纳总结】
1.转换法：把导体放出热量的多少转化为U形管中液面的高度差.
2.控制变量法：导体放出热量的多少与通过导体的电流、导体的电阻、通电时间三个因素有关，实验中必须保证变量唯一.
1.电流通过导体产生的热量，跟　 　成正比，
跟　 　成正比，跟　 　成正比.这个规律叫做　 　.
2.焦耳定律的公式：　 　.热量的单位是　 　.
　J　
　Q＝I2Rt　
　焦耳定律　
　通电的时间　
　导体的电阻　
焦耳定律
　电流的平方　
【例2】一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上，在5 min内产生多少热量

【举一反三】
2.标有“220 V　40 W”的电热器安装在220 V的电路中，工作100 s后，求：
(1)消耗的电能.
(2)产生的热量.
解：(1)W＝Pt＝40 W×100 s＝4 000 J.
(2)电热器为纯电阻，因此Q＝W＝4 000 J.
答：(1)消耗的电能是4 000 J.(2)产生的热量是4 000 J.
3.如图所示，电阻R1的阻值为6 Ω.当只有开关S闭合时，电流表的示数为0.5 A；当两个开关都闭合时，电流表的示数为1.5 A.求：
(1)电源电压.
(2)两个开关都闭合时，R1的功率；通电10 s通过R1的电流产生的热量.
解：(1)I1＝I－I2＝1.5 A－0.5 A＝1 A，
电源电压U＝U1＝I1R1＝1 A×6 Ω＝6 V
(2)R1的功率P1＝U1I1＝6 V×1 A＝6 W，
Q＝I2Rt＝(1 A)2×6 Ω×10 s＝60 J.
答：(1)电源电压为6 V.(2)R1的功率为6 W，通电10 s通过R1的电流产生的热量为60 J.
【归纳总结】
计算公式
电能全部转化为内能 (纯电阻电路) 电能部分转化为内能
(非纯电阻电路)
电功 W＝UIt＝Pt
电热 Q＝I2Rt
电流热效应的应用与控制
【例3】下列常见电器中不是利用电流热效应工作的是( B )
【举一反三】
4.电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热，是因为电炉丝的　 　比导线大得多，根据焦耳定律可知，在　 　和　 　相同时，电炉丝产生了更多的热量.
5.在一些电器设备中，常采用铜而不是铝作导线，是因为同等条件下，铜导线的电阻　 　(选填“较大”或“较小”)，可以减小由于　 　造成的能量损失.
　电流的热效应　
　较小　
　通电时间　
　电流　
　电阻　
6.(跨学科·日常生活)电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时对我们有害，我们需要及时散热.下列例子中属于利用电热的是( )
A.电器长时间不用，要通电
B.电视机外壳的散热窗
C.计算机里有小风扇
D.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
A
【基础概念易错辨析】
1.根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关.( )
2.额定功率相等的电热毯和电风扇正常工作1小时，电热毯消耗的电能更多，电风扇产生的热量多.( )　
3.电热对我们来说总是有利的.( )




B
谢谢大家！