18.4 焦耳定律（课件）(共30张PPT) 2023-2024学年人教版物理九年级全一册

(共30张PPT)
第4节 焦耳定律
第十八章 电功率
1.能说出什么是电流热效应 并举例说明。
2.能写出焦耳定律公式，并能进行有关计算。
3.通过结合生活中的实例能说出电功和电热的联系及区别。
素养目标
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？
新课导入
电烤箱
电取暖器
电热水器
电流通过导体时，将电能化为内能的现象，叫做电流的热效应
利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。
一、电流的热效应
1、导线和电熨斗串联，一段时间后电熨斗很热而导线不热
2、在照明电路中接入大功率电炉，电线将显著发热，可能烧坏绝缘皮，甚至引起火灾
3、风扇使用较长时间后内部被烧毁
猜想：电流的热效应与哪些因素有关？
电阻 R
电流 I
时间t
一、电流的热效应
[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
转换法
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？
一、电流的热效应
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
一、电流的热效应
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：
一、电流的热效应
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：
一、电流的热效应
实验2：研究电热与通电时间的关系
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：
实验3：研究电热与电流的关系
一、电流的热效应
当电流通过导体时，电流越大、电阻越大、通电时间越长，产生的热量越多。
【实验总结】
一、电流的热效应
　　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
二、焦耳定律
焦耳（J）
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 = 来计算热量.
二、焦耳定律
（1）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
（2）当电动机工作时，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
Q= W = UIt = I2Rt (如：电暖器，电饭锅，电炉子等)
此时：Q = W = Pt = UIt =
二、焦耳定律
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.
二、焦耳定律
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：
二、焦耳定律
计算公式及其适用范围
二、焦耳定律
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.
三、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。
散热孔（窗）
散热风扇
三、电热的利用和防止
1.电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。
2.焦耳定律：Q=I Rt
3.要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害，善于利用电热。
本课小结
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
我们一起来闯关
(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
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2．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
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3．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
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4.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。
乙
12
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5.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。
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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？
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(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。
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(3)电吹风电热丝的电阻是多大？
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再 见