人教版九年级物理 第十八章 电功率 18.4 焦耳定律(共29张PPT)

(共29张PPT)
第十八章
电功率
18.4
焦耳定律
【学习目标】
1.掌握电流热效应；
2.掌握控制变量法研究影响电热的几个因素；
3.掌握焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
4.了解电热的应用及其危害。
【课前预习】
1．一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380
V，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10
A。这台电动机正常工作1
s消耗的电能为W，产生的热量为Q，则
A．W=3
800
J，Q=200
J
B．W=3
800
J，Q=3
800
J
C．W=72
200
J，Q=200
J
D．W=72
200
J，Q=3
800
J
2．将规格都是“220V
180W”的一台榨汁机、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间，则下列说法正确的是（
）
A．榨汁机产生的热量最多
B．电风扇产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多
D．三者产生的热量一样多
3．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，其原因是
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电熨斗快
C．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流
D．导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻
4．我们知道，电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热，其原因是
A．导线的电阻小
B．电炉丝的电阻小
C．通过导线的电流大
D．通过电炉丝的电流大
5．将规格都是“220
V
180
W”的一台电冰箱、一台电风扇和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则产生热量最多的是
A．电冰箱
B．电风扇
C．电热毯
D．一样多
【课前预习】答案
1．A
2．C
3．D
4．A
5．C
我们家的电器中哪些是把电能转化为内能（热能）的？
同学们还记得我们前边学习的电功的公式么？它表示什么意义呢？
W=UIt
【学习探究】
　　生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
一、电流的热效应
1、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。
我们看到取暖器电阻丝逐渐发红变亮，产生热量而导线却不怎么热！为什么呢？
2、电热的影响因素
提出问题：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
（1）浴霸灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡下面非常热，电线却不怎么热，这是为什么？
（2）如果将小功率的浴霸灯泡换成大功率的浴霸灯泡，灯泡下面更热，这又是为什么？
（3）浴霸灯泡通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？
电阻不同
电流不同
时间不同
思考
导体的电阻
导体中电流
通电的时间
实验方法——
控制变量法
w
猜想：
电热的大小可能的影响因素——
实验方法：
实验目的:
研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关
实验原理:
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。我们可以通过管中液面上升的高度比较电流产生的热量。
控制变量法
用电阻丝给密封容器里的空气加热，U形管中液面高度的变化反映空气温度的变化，进而比较电热的大小。
设计实验
实验装置
设计实验：
实验1：研究电热与电阻关系
R1
=
5
Ω
R2
=
10
Ω
A
　　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。
实验2：研究电热与电流关系
I
=
2I1
I
A
R
=
5
Ω
R
=
10Ω
R
=10Ω
I1
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。
结论1：在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论2:在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
结论3：在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
实验结论：
二、焦耳定律
3、单位：
Q=I
2Rt
2、公式：
Q——焦(J)
I——安(A)
R——欧(Ω)
t——秒(s)
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，跟通电的时间成正比
。
1、内容：
根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律.
?
∴
Q
＝W
＝
UIt
＝
I
2Rt
根据欧姆定律U
＝IR
又∵
W
＝
UIt?
若电流做的功全部用来产生热量即
Q
＝?W?
Q
=
I2Rt
=(0.6
A)2×60
W×300
s
=
6
480
J
　　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?
答:
在
5
min
内共产生
6
480
J
热量。
解:
例题
I
=
　
=　
　
=
0.6
A
U
R
36
V
60
Ω
　　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。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?
　　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，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
思考
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
　　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。
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。
2．电热的危害
　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W=Q
　如：电暖器，电饭锅，电炉子等(纯电阻电路）。
2．当电扇（非纯电阻电路)工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
　　W＞Q热
电能
内能+机械能
四
电能和电热的关系
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。
课堂小结
【课后练习】
1．下列教材中的探究实验，不需要控制电流一定的是（
）
A．探究导体电阻与长度的关系
B．探究通电导体产生的热量与电阻的关系C．探究电功与电压的关系
D．探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系
2．将规格都是“220V
180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是
A．电冰箱产生的热量最多
B．电脑产生的热量最多
C．电热毯产生的热量最多
D．三者产生的热量一样多
3．一台电动机正常工作时线圈两端电压为380V，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10A，这台电动机正常工作1s消耗的电能为W和产生的热量为Q分别为
A．3800J、200J
B．3800J、3800J
C．72200J、200J
D．72200J、3800J
4．小明家的电饭锅电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作，你认为引起电源线过热的原因可能是
A．电路的电压过高
?B．新买的电源线过短
?C．新买的电源线过粗
?D．新买的电源线过细
5．有两个额定电压相同的电热水壶甲和乙，甲的额定功率为1800W，乙的额定功率为1200W．两个电热水壶都正常工作时，下列说法中正确的是（
）
A．甲电热水壶两端的电压较高
B．电流通过甲电热水壶做功较快
C．通过两个电热水壶的电流相等
D．相同时间内，两个电热水壶消耗的电能一样多
6．将阻值为40
Ω的电阻丝接在电源两端，通电10
min，电流产生的热量是1.5×103
J；若将阻值为10
Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电20
min，电流产生的热量是
(　　)
A．1.2×104
J
B．3.75×102
J
C．7.5×102
J
D．6.0×103
J
7．电炉丝与导线串联接到电路里，通电后电炉丝热得发红，而与之相连的导线却不怎么热．由焦耳定律可知，造成上述现象的主要原因是
A．通过电炉丝的电流比导线的电流小得多
B．通过电炉丝的电流比导线的电流大得多C．电炉丝的电阻比导线的电阻小得多
D．电炉丝的电阻比导线的电阻大得多
8．下列有关热和能的说法正确的是（
）
A．对物体做功，物体内能一定增大
B．柴油机在压缩冲程中汽缸内空气的内能增大
C．晶体在熔化过程中内能保持不变
D．电流通过导体产生的热只与电流大小有关
9．有两根电热丝R1和R2，其大小关系是R1：R2=3：1，若单独用R1对一壶水加热，则所需时间为t0．若将这两根电热丝并联连入电路，则烧开同一壶水所需的时间为（不计热损失）
10．实验室提供如下的器材：电流表、电压表，滑动变阻器、定值电阻R、开关、电源各一个，导线若干．小强想通过以上的器材进行下列实验，你认为不可行的是
A．验证欧姆定律
B．验证焦耳定律
C．测定电阻R的阻值
D．测定电阻R消耗的电功率
11．把“220V
500W”的电炉接在110V的电源上，10s内电炉产生_________J的热量。
12．电动机是将电能转化成机械能的机器，但由于线圈内部有电阻，所以同时还有一部分电能转化成内能。若一台玩具电动机接在6V的电源两端，使其正常转动时，通过电动机中的电流为0.3A；短暂地卡住电动机转轴，使其不能转动，通过电动机中的电流为3A。则这台电动机线圈的电阻为______Ω，正常转动时的效率是_____。
13．一个额定电压为6
V的小型电动机正常工作时,测得通过电动机的电流是0.5
A,工作10
min,电流做功为____
J,在这10
min内该电动机线圈产生的热量是120
J,则电动机线圈的电阻是____
Ω．
14．电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW?h）”的字样（imp表示电能表指示灯闪烁的次数），将某电热水器单独接在电路中，正常工作210s，电能表指示灯闪烁了315次，则该电热水器在上述时间内消耗的电能是_____J，该电热水器的功率是_____，如果这些热量全部被1.5kg、50℃的水吸收，水的温度可升高_____℃．[c水=4.2×10°J/（kg?℃），1个标准大气压
15．一电热器电阻丝的电阻为120
Ω，接在220
V的电路中，要产生3.63×105
J的热量，需通电________min
【课后练习】答案
1．A
2．C
3．A
4．D
5．B
6．A
7．D
8．B
9．B
10．B
11．1250
12．2
90%
13．1
800
0.8
14．3.78×105
1800W
50
15．15