15.4 探究焦耳定律（26页）课件 2024~2025学年物理沪粤版九年级上册

(共26张PPT)
第十五章 电能与电功率
第4节 探究焦耳定律
学习目标
1.通过实验探究，知道通电导体放出的热量与哪些因素有关。
2.知道什么是焦耳定律。
3.知道电流的热效应在实际中的应用与控制。
小唯的妈妈出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。妈妈回来时看到他在认真学习，很高兴，可是用手一摸电视的后背就发现，小唯刚看过电视。你知道小唯妈妈是根据什么判断的吗？
新知导入
你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？
生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。
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，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。
电流通过导体时电能转化成内能。
新知学习
01 电流的热效应
生活中利用电流热效应的用电器
猜想假设
1.电热水壶把水烧开需要一段时间，说明什么？
通电导体产生的热量与通电时间有关，时间越长，产生的热量越多
2.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？
通电导体产生的热量可能与导体的电阻大小有关
3.电路发生短路时，电流很大，可能会引起火灾？
通电导体产生的热量可能还与电流的大小有关
02 通电导体放出的热量跟哪些因素有关
怎样判断电流通过导体时产生热量的多少
思考
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导体产生热量的多少。
电热
液面高度差
转换法
实验装置
电流产生的热量(Q放)
热传递
盒内空气吸收
的热量(Q吸)
热膨胀
增大的体积
液面的高度差
转 换
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，判断通电导体产生热量的多少
电流产生的
热量(Q放)
热传递
瓶内液体吸收
的热量(Q吸)
热膨胀
液体升高的温度
温度计的温度差
转 换
电热
液体温度差
转换法
如果选用方案二，对于液体的选取有什么要求 为什么？
因为比热容越小，吸收同样热量时，液体温度上升得快，实
验现象越明显。
选用比热容较小的液体 (如煤油 )
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。
设计实验：电流通过导体产生热量与电流的关系
I
A
R =10Ω
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。
进行实验
实验结论
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。
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。
进行实验：电流通过导体产生热量与通电时间的关系
实验结论
1.内容： 电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。
3.单位：
2.公式：
Q = I2Rt
Ω
J
A
s
03 焦耳定律
想一想
焦耳定律是在实验的基础上总结出来的，你能用电功率的公式把
它推导出来吗？
Q=W
=UIt
I=
U
R
U=IR
=I2Rt
归纳与小结
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
1.电热的应用
利用电热孵化器孵小鸡
利用电热蒸熟米饭
04 电流热效应的应用与控制
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
2.电热的控制
　　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。
探究焦耳定律
课堂小结
电流的热效应
1.现象：电流通过导体时电能转化成内能
2.实验：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关
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 = I2Rt
电热的应用和控制
1.应用：电熨斗、电饭锅等
2.防止：散热风扇等
课堂练习
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.如图是“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是（　　）
A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大
B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少
C．要保持两个电阻丝两端电压相等
D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同
B
3．在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验中，某同学采用了如图甲、乙所示的实验装置（两个透明容器中封闭着等量的空气）。下列说法正确的是（　　）
①U形管中液面高度变化主要是由液体热胀冷缩引起的
②图甲装置能探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系
③图乙实验过程中右边透明容器中电阻丝阻值应该等于10Ω
④用图甲中的实验结论能解释“电炉丝热得发红而与电炉丝相连的导线几乎不发热”的现象
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
C
4.如图所示是“探究电流通过导体产生的热量与电阻大小关系”的实验，实验过程中要控制________和通电时间相同，通过比较U形管中_____________，来判断导体产生热量的多少。实验中电源电压保持不变，为了让导体产生更多热量，使实验现象更明显，R1、R2应选择阻值为______________（选填“5Ω和10Ω”或“10Ω和20Ω”）的两个电阻完成实验。
电流
液面高度差
5Ω和10Ω
解:
5.一根60Ω的电阻丝接在 36 V 的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
Q = I Rt
=(0.6 A) ×60W×300s
= 6480 J
答: 在 5min 内共产生 6480J 热量。
I=
U
R
=
36V
60Ω
=0.6A
6.某电热器接在220V的电源上，其电阻是100Ω，则通电8min能产
生多少热量？
解：
I=
U
R
=
220V
100Ω
=2.2A
8min=480s
Q = I2Rt
=(2.2A)2×100Ω×480s=2.3232×105J
=
U2
R
t
或
Q =I2Rt
=
(220V)2
100Ω
×480s
=2.3232×105J