18.4焦耳定律（课件） (共30张PPT) -2023-2024学年九年级物理全册同步精品讲与练（人教版）

第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
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第十八章
1.能通过生活实例，认识电流的热效应；
学习目标
2.能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算；
3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。
导入新课
现在的智能手机，已成为人们生活中必备的工具。同学们用手机最多的是来做什么？
用手机玩游戏
用手机看视频学习
工作时间长了，手机什么感觉？
手机发热、甚至烫手
讲授新课
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
电流的热效应
讲授新课
生活中利用电流热效应的用电器
讲授新课
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？
讲授新课
电热毯和导线通过电流相同，为什么电热毯很热，而导线却不那么热?
猜想：可能与电阻有关。电阻越大，电流产生的热量越多。
　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?
讲授新课
为什么插座上插的用电器越多，插座及导线越来越热？
猜想：可能与电流有关。电流越大，电流产生的热量越多。
　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?
讲授新课
长时间使用手机，手机为什么会发烫？
猜想：可能与通电时间有关。通电时间越长，电流产生的热量越多。
　　电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?
讲授新课
设计实验：
（1）实验方法
①一个物理量可能与多个因素有关时，采用控制变量法。
把电热传递给气体（或液体），把比较电热的多少转化为比较气体（或液体）受热膨胀程度。
②对不易测量或观察的物理量，采用转换法。
（2）实验方案
电阻丝加热密封容器中的空气， U形管中液面形成高度差；液面差越大，产生的热量越多。
讲授新课
实验: 电流通过导体产生热量与电阻的关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
U型管中液面高度的变化
保持电流、通电时间相同
控制变量法
电路图
实验器材
转换法
电流通过电阻丝产生热量
密闭空气温度变化
反映
讲授新课
进行实验
实验结论
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
讲授新课
实验：电流通过导体产生热量与电流的关系
I
A
R = 10 Ω
R = 10Ω
R =10Ω
I1
电路图
实验器材
保持电阻、通电时间相同
控制变量法
观察U型管中液面高度的变化
转换法
注意：右侧U型管中液面高度的变化是由右侧密封在容器内的电阻丝引起的。
讲授新课
进行实验
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
讲授新课
在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
实验：电流通过导体产生热量与通电时间的关系
讲授新课
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。
讲授新课
焦耳定律
1.内容：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。
2.公式：Q =I?Rt
3.单位：I—安，R —欧，t —秒，Q —焦.
讲授新课
焦耳定律
4.理论推导
非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)
纯电阻电路：W总=Q=Pt=UIt= t=I2Rt
U2
R
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 = t 来计算热量。
U2
R
电热的计算：Q=I2Rt
讲授新课
焦耳定律
导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻，由Q= I2Rt可知，导线产生的热量少。
电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
问题回顾
讲授新课
跟踪训练
Q = I2Rt = (0.6 A)2×60 W×300 s
= 6480 J
1.一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
解:
I =　 = 　　　 = 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
讲授新课
焦耳定律
想想议议:
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，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，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎矛盾，这是怎么回事?
前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
讲授新课
电热的利用和防止
1.电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
利用电热蒸熟米饭
讲授新课
电热的利用和防止
利用电热熨烫衣服
　 电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
利用电热使水升温
讲授新课
电热的利用和防止
2.电热的防止
　　很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电脑运行时要用微型风扇及时散热;电视机的后盖有很多孔等等。
随堂练习
1.下列用电器工作时，将电能全部转化为内能的是（　　）
A．电风扇 B．电水壶 C．电视机 D．电动车
B
2．现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电源电压220V的电路中，相同时间内它们发热情况是 （ ）
A．甲放热多 B．乙放热多
C．同样多 D．无法判断
B
随堂练习
3.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5 A 的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：
P = = = = 1.1×103J
W
t
Q
t
6.6×104J
60s
R= = = 44 Ω
P
I2
1.1×103J
(5A)2
随堂练习
4.用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。
（1）烧瓶中装入的煤油是________（填“导体”或“绝缘体”）
（2）请根据实物电路，在虚线框图内画出对应的电路图。
（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应______，通过R1的电流_________通过R2的电流。
R2
R1
绝缘体
相等
小于
随堂练习
（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明__________________________________________________。
（5）小红用如左下图示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，右下图中能正确反映h –I 关系的是_________。
电阻和通电时间不变，电流越大产生的热量越多
A
课堂小结
焦耳定律
电热的利用和防止
2.公式：： Q = I2Rt?
电流的
热效应
2.实验：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
1.现象：电流通过导体时电能转化成内能
1.内容：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
2.防止：散热风扇等
1.应用：电熨斗、电饭锅等

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