18.4焦耳定律(共39张PPT)-2023-2024学年九年级物理全一册（人教版）

(共39张PPT)
1.定义：把电能全部转化为内能的用电器。
2.热效应：
电能转化为内能的现象，
电能转化为的内能叫电热。
1.电流通过导体时，导体会发热，电流的热效应是普遍现象。
电烤箱通电将其中的食物烤熟；
计算机主机长时间工作后会发热。
给电热水壶通电将其中的冷水加热；
2.怎样判断产生电热的多少？
⑴用物体温度升高的多少来反映产生电热的多少；
3. 对实验条件应该做怎样的限定？
物体的种类、质量都应相同
——转换法
⑵用气体体积的变化大小来反映产生电热的多少。
⑴电热水壶把水烧开需要一段时间，说明什么？
电热与时间有关，时间越长，产生的热量越多
⑵电炉丝和导线串联接入电路，通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
电热可能与导体的电阻有关
⑶电热是电流做功时电能转化为的内能，应该与电流做功有关。
可能还与电流的大小有关
方案一： 给密闭容器内的空气加热，通过观察 U形管中液柱的高度差来比较电热的多少。
5 Ω
5 Ω
5 Ω
A
B
5 Ω
5 Ω
5 Ω
C
D
方案二： 利用电热器加热质量相同的同种液体，通过液体温度升高的情况，判断通电热的多少。
温馨提示
若加热液体，则选用比热容较小的液体 (如煤油 )，因为比热容越小，吸收同样热量温度上升越快，实验现象越明显。
(1)探究电热与电阻的关系，控制电流和通电时间相同；
控制变量法
2.探究方法：
(2)探究电热与电流的关系，控制电阻和通电时间相同；
(3)探究电热与通电时间的关系，控制电阻和电流相同。
探究电流热效应与导体电阻之间的关系
选择两个阻值不同的电热丝，在相同的时间内，通过大小相同的电流比较使质量相同的同种液体温度升高的情况，判断哪个电热丝产生的热量多
实 验 1
10Ω
5Ω
探究电流热效应与通过导体的电流之间的关系
选择两个阻值相同的电热丝，在相同的时间内，通过大小不同的电流比较使质量相同的同种液体温度升高的情况，判断哪个电热丝产生的热量多
实 验 2
10Ω
10Ω
实验一: 在电流大小和通电时间相同时，电热丝的阻值越大，液体温度升高得越高, 产生的电热越多；
实验二: 在电热丝阻值和通电时间相同的条件下，通过容器内电热丝的电流越大，液体温度升高得越高, 产生的电热越多；
在两次实验过程中，随着加热时间的延长，液体温度升高得越多，表明在电流大小和电热丝阻值相同时，通电时间越长，容器内的液体温度升高得越多, 产生的电热越多。
初步结论：
5.实验器材：
焦耳定律演示器，
3个5Ω的发热电阻，
学生电源，
电流表，开关，导线若干，滑动变阻器。
5 Ω
5 Ω
5 Ω
A
B
4.进一步实验：
6.焦耳定律演示器说明：
⑴使用前要检查气密性！
⑵左侧密闭容器内有1个5Ω的发热电阻，右侧密封2个5 Ω的发热电阻。
⑶电热可由U形管两液面的高度差进行比较。
5Ω
5Ω
5Ω
(转换法)
两密闭空间
焦耳定律演示器
串联
成正比
一段时间后，
外接电阻
左侧容器内电阻与容器外电阻并联，右侧容器内电阻在干路中。
一段时间后，
I右 = 2I左
所以，
的二次方成正比
Δ h右
Δh左
又，
Δ h右=4Δh左，
因为，
只接入右侧容器中的其中一个电阻
t0时间后，高度差 ;
2t0时间后，高度差
成正比
⑵电热( Q )与、
电流( I )、
电阻( R )、
通电时间( t )的定量关系。
I 和 t 相同时，Q与R_______；
R 和 t 相同时，Q与I _________________；
I 和 R 相同时，Q与t _______。
⑴探究方法：
控制变量法，
转换法。
成正比
的二次方成正比
成正比
8.实验总结：
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。
1.定律内容：
　　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、电阻和通电时间的定量关系。
焦 耳
定律是通过大量实验总结得出的。
电线和电炉串联，通过它们的电流相同，而电炉的电阻比电线的电阻大的多，
现在回答：为什么电炉丝变得非常热，可是跟它串联的电线摸起来不是很热了吗？
根据焦耳定律Q=I Rt 可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉丝热而电线却不热。
粗细不同的锡箔串联，通过它们的电流相同，而细的部分电阻比粗的部分电阻大，
为什么细的部分锡箔烧断，而粗的部分完的吗？
根据焦耳定律Q=I Rt 可知，在相同时间内电流通过细的部分的热量比通过粗的部分产生的热量大，因此细的部分被烧断。
⑴单位统一为国际单位。
⑵纯电阻用电器把电能全部转化为内能，
W=Q；
电功等于电热，
即，
所以，
电动机的效率:
当 I 和 t 相同时, Q 与 R 成正比。
当 U 和 t 相同时, Q 与 R 成反比。
( A );
( Ω );
( s );
( J )。
I
Q
t
R
B
a B. b
C. c D. 三个相同
将三个相同的空烧瓶的瓶口分别用 完全相同的气球密封,将多个阻值相同的电阻 以不同的连接方式接入电路中，通电一段时间 后体积变化最大的气球是( )
⑶对于非纯电阻电路，电能一部分转化为内能，一部分转化为其他形式的能量　
电能
W = UIt
电热
Q = I Rt
其他形式能量
电能 W
内能Q
机械能E
( 线圈热 )
( 扇叶转动 )
W = Q + E
UIt = I Rt + E
UIt > I2Rt；
不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，
Q =I2Rt 和 W =UIt 总是成立的
⑷电动机的效率:
UIt=E机+I2Rt；
有用功: 电能转化为的机械能；
利用Q=I2Rt计算电热。
额外功: 电能转化为的电热；
所以，
W=UIt计算总功。
利用电热孵化器孵小鸡
利用电热加热
电热器的优点:
1.电热的利用
清洁，无污染，热效率高，方便控制和调节温度。
　　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。
2.电热的危害
电流热效应的应用和危害防止
电流的热效应
电流的热效应
焦耳定律
内容
公式: Q = I 2Rt
纯电阻电路和非纯电阻电路中Q与W的关系
电流通过导体会发热
对焦耳定律的理解，下列说法正确的是(　　)
A. 导体接入电路的时间越长，导体上产生的热量越多
B. 导体的电阻越大，通电后导体上产生的热量越多
C. 通电时间一定时，通过导体的电流越大，导体上产生的热量越多
D. 导体电阻和通电时间一定，通过导体的电流越大，导体上产生的热量越多
D
一台电烤箱的额定电压为220 V，用最高温度烘烤时，通过电热丝的电流为10 A，这台电烤箱用最高温度烘烤10 min产生的热量为________J，功率为________W.
1.32×106
2 200　
小明家有三个功率相同的电炉，小明将其中两个串联起来接在220 V的电路中，发现这两个电炉丝只是微微发红；将另一个电炉直接接在220 V的电路中，这个电炉丝很红，将一个电炉接入电路时产生的热量更多，小明觉得这一现象和焦耳定律冲突．你认为这一现象和焦耳定律冲突吗？请你分析其中的原因．
答：将两个电炉串联接入220 V的电路中与一个电炉接入电路相比，总电阻变大，根据 可知，电压不变，两个电炉串联后电路中的总电阻比直接将一个电炉接在电路中的总电阻大，所以相同通电时间内两个电炉串联后产生的热量变少．