18.4课时 （课件）焦耳定律(共33张PPT)

(共33张PPT)
第十八章 电功率
情景
引入
合作
探究
课堂
小结
随堂
训练
知识
梳理
人教版初中物理九年级上册
第4节 焦耳定律
1
情景导入
点亮的灯泡过一
会儿会烫手，说
明什么？
导线和电熨斗串联，为什
么电熨斗很热而导线并不
很热？说明什么？
2
知识点一 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
1.利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。
2.电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由
电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制 成的。
1．电流通过导体时将电能转化为________能，这种现象叫做电流的热效应。
2．(中考·乐山)下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理的是(　　)
A．电风扇 B．洗衣机
C．电热水壶 D．电视机
内
C
2
知识点二 电流的热效应与哪些因素有关
猜想：
[设计实验]
讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用 什么方法去研究？
（控制变量法）
讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？这种研究方法叫什么法？（转换法）
当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空
气温度升高、体积膨胀，导管里面原来一样高的液柱
就会逐渐上升。电流产生的热量越多，液面就会上升
得越高。
实验中，通过观察__________________
来比较电流产生的热量的多少。
实验
装置
管中液面上升的高度
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
在通电时间和电流大小相同的情况下，电阻的阻值越大产生的热量越多。
结论：
点击图片观看视频
电流通过导体时产生热的多少与时间的关系
点击图片观看视频
在阻值和电流不变的情况下，通电时间越长电流产生的热量越多。
结论：
电流通过导体时产生热的多少与电流大小的关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大产生的热量越多。
结论：
点击图片观看视频
次数 电压U/V 电流I/A 发光情况 电功率P/W
1 2.5
2 2
3 3
小灯泡的额定电压是_______V。
2.5
实验数据
0.28
0.3
0.34
正常
较暗
较亮
0.56
0.75
1.02
U实 = U额 P实 =P额 灯正常发光
U实＜U额 P实 P额 灯比正常发光_____
U实＞U额 P实 P额 灯比正常发光_____
灯有可能被______
＜
＞
暗
亮
烧毁
分析数据得出结论
2
知识点二 焦耳定律
　　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
焦耳（J）
Q=W
W=UIt
U=IR
Q=I2Rt
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
公式
Q = I2Rt
单位
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = U2/R t来计算热量.
知识拓展：
当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即
Q = W = UIt = I2Rt (如：电暖器，电饭锅，电炉子等)
此时：Q = W = Pt = UIt =
当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械
能：电能 内能+机械能
W＞Q热
2
知识点三 电热的利用和防止
电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体.
　　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。
散热孔（窗）
散热风扇
电功与电热的区别：
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能.电热是指电流通过一段电路做功，电能转化为内能的那一部分.两者表示的意义不同，是两个不同的概念.
①在纯电阻电路，电流所做的功只转化为内能，电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的，即W=Q，如电灯、电炉、电热器、电熨斗等.
②在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等，电流做的功一部分转化为内能，大部分转化为机械能，通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热，产生的热量Q=I2Rt，但此时Q≠W，而是Q＜W，即W=Q+机械能.
电功与电热的联系：
计算公式及其适用范围
1．探究电流产生热量的多少用如图所示的电路。
(1)图示操作，是通过________的方法来保证流过两电热丝的电流相等，这时探究电流产生热量的多少与________的关系。
串联
电阻
4
课堂作业
(2)若要探究电流产生的热量与电流大小的关系，则可以在电路中接入____________，来方便地改变电路中的电流。
(3)本探究过程除了运用到控制变量法，同时还用到的主要方法是____________。
滑动变阻器
转换法
2.如图所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。
本实验是根据________(填“气体”或“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1＝10 Ω，R3＝6 Ω，为了探究电流产生的热量与电流的关系，则R2＝________Ω。若将R3和R2并联接入右边密闭容器中，则可探究电流产生的热量与________的关系。
气体
10
电阻
3．焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量跟__________的二次方成正比，跟导体的__________成正比，跟通电时间成正比。焦耳定律公式是______________。
电流
电阻
Q＝I2Rt
4．电视节目《荒野求生》中展示了一个野外获取火种的场景：主持人将口香糖的铝纸剥下，剪成5 mm宽、10 cm长、中间较窄的细条，使铝纸条两端的铝面直接接触电池的正、负极，很快发现铝纸条中间开始冒烟，起火苗，说明铝是________(填“导体”或“绝缘体”)。把铝纸条的两端直接接触电池正、负极，造成短路，电流很________，铝纸条中间最细处的电阻较________，迅速发热使温度达到铝纸的着火点而燃烧起来。
导体
大
大
5.额定电压为220 V的家用电暖器正常工作时，通过内部电热丝的电流为5 A，则电热丝正常工作时的电阻为_______Ω，工作10 min产生的热量为_______J。电热丝通电后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，这是由于导线电阻远________(填“大于”或“小于”)电热丝电阻的缘故。
【答案】44；6.6×105；小于
6.小彬用如图所示的实验装置探究“电流的热效应跟电阻大小的关系”，电源电压为3 V，电阻丝R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，两气球相同。闭合开关后，密闭烧瓶内的空气被加热，他观察到________气球先鼓起来。通电1 min，R2产生
的热量为________J。
【答案】乙；12
7.将标有“6 V　9 W”阻值不变的小灯泡L与阻值为6 Ω的定值电阻R0接入如图所示的电路。闭合开关S，电压表的示数为6 V，则电流表的示数为________ A，电源电压为________V，工作3 min定值电阻R0产生的热量为________J。
【答案】1；10；1 080
8.如图为电吹风的内部结构示意图和电路原理图。其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，当选择开关O接在C、D位置时，电吹风处于关停状态。
已知电吹风冷风挡的额定功率为44 W，电吹风热风挡的额定功率为484 W。额定电压均为220 V。当电吹风处于正常工作状态时，求：
(1)电吹风吹冷风时，电路中的电流是多大？
(2)电吹风吹热风时，电路中每小时耗电是多少度(1度＝1 kW·h)
电吹风吹热风时，其电功率为P热＝484 W＝0.484 kW，则电路中每小时消耗的电能W＝P热t＝0.484 kW×1 h＝0.484 kW·h＝0.484度。
(3)电吹风电热丝的电阻是多大？
9.某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图，阻值为2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时，通过电动机线圈的电流为1 A，则警灯两端的电压是________V；2 min内电动机线圈产生的热量是________J。
【答案】2；60