15.4 探究焦耳定律 课件 (共21张PPT) 2024~2025学年物理沪粤版九年级上册

(共21张PPT)
15.4 探究焦耳定律
1.认识到电能可以转化为热能，了解电热的应用。
2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。
3.通过学习电流热效应的应用与控制，学会辩证地看待问题。
学习目标
(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡有什么感觉？
(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？
问题：
为什么…..
新课引入
生活中，许多用电器接通电源后都伴有热现象产生。
1.电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。
新知讲授
通电导体放出的热量跟哪些因素有关
一
要解释上述现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关。
家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发烫，电线的发热却觉察不出来。
着火了！
（1）可能与电阻有关
2.探究电流的热效应与哪些因素有关
（2）可能与电流有关
（3）可能与通电时间有关
[猜想与假设]
有电流导体时，导体才会发热
电烤炉工作时，烤炉温度高，导线几乎不发热，因此，电流的热效应与电阻有关。
生活中手机充电时，充电越久温度越高。
（1）当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
（2）用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
转换法
电热——气体（或液体）受热膨胀，观察产生热量的多少
[设计实验]
实验1：研究电热与电阻关系
R2 = 10 Ω
R1 = 5Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
[实验过程与实验现象]
电阻丝
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R = 10 Ω
R = 10 Ω
R = 10Ω
I1
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。
电阻丝
R
实验3：研究电热与通电时间关系
电阻丝
在电流、电阻相同时，通电时间长的产生的热量多。
（1）在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
（I与t 相同，R越大，Q越多）
（2）在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
（ t与 R相同，I 越大，Q越多）
（3）在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。
（ R与I 相同，t 越大，Q越多）
[实验结论]
焦耳定律
Q = I R t
热量 电流 电阻 时间
J A Ω s
公式：
意义：
单位：
1.焦耳定律：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
(1818－1889)
焦耳定律
二
纯电阻电路:
电能 → 内能
Q
I2Rt
W
UIt
=
M
非纯电阻电路:
电能 → 内能+其他形式的能
W
E其他 + Q
UIt
I2Rt=Q
＞
2.公式的理论推导
（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
　　 Q = W = UIt = I2Rt
（2）当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
　　W＞Q热
3.电能和电热关系
电能 内能+机械能
　　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，电阻越小，单位时间内产生的热量越少。二者似乎有矛盾，这是怎么回事
想想议议
答：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，二者并不矛盾。
所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
想想议议：
1．电热的利用
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。
电流热效应的应用与控制
三
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
焦耳定律
电流热效应的应用与控制
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
课堂小结
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
当堂检测
3.如图所示是电热吹风机的内部电路原理图，电热吹风机由一个电动机和一个电热丝并联组成。电动机中有电流通过时会有风吹出，电热丝中有电流通过时会有热量产生。当开关 S1、S2 都闭合，二者都正常工作，下列说法正确的是（　　）
A．电动机和电热丝在相同时间内产生的热量相同
B．电动机和电热丝在相同时间内消耗的电能相同
C．电动机和电热丝消耗的电功率相同
D．电动机消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能
D
4.某电动机上标有“220V,2A”它的线圈电阻为5 ，当它正常工作一分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？
解：消耗的电能为:W总=UIt=220V×2A×60s=26400J
线圈中产生的热量为：Q=I2Rt=(2A)2×5 ×60s=1200J
得到的机械能为：W机=W总－Q=26400J－1200J=25200J