第十八章 电功率 第4节 焦耳定律—2020年秋人教版九年级全一册物理复习课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
第十八章
电功率
第4节
焦耳定律
1.能通过生活实例，认识电流的热效应。
2.在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。
3.了解电热的利用和防止。
4.了解纯电阻电路和非纯电阻电路中电热和消耗电能的关系。
学习目标
1.
焦耳定律的理解及应用。(重点)
2.
对纯电阻电路和非纯电阻电路中热量与电能的区别和计算。(难点)
重点难点
1.如图所示这些电器的共同点是将电能转为______能。
电压力锅
电熨斗
电烤箱　电热器
知识点一：电流的热效应
课堂导学
内
如图所示的用电器中不是利用电流热效应工作的是(　　)
例1
B
电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电路，消耗相同的电能转化成的内能是不同的。如电炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。
方法指导
电流通过导体会产生热量，但是对于不同的电路，消耗相同的电能转化成的内能是不同的。如电炉等电热器，可以认为电能全部转化为内能，但是对于电冰箱、电风扇等用电器，只有少部分电能转化为内能。
方法指导
猜想：电流的热效应与哪些因素有关呢？
实验器材：(1)下图甲装置可以用来衡量电阻丝发热(对_____加热)的多少，观察它的构造，我们可以通过______________来衡量电阻丝发热的多少。
知识点二：影响电热大小的因素
空气
U型管液面高度差
(2)如上图乙所示，同时使用两个密闭
容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差越大，表明哪一侧的电阻丝产生的________越多。
验证1：电热与电阻大小有什么关系？
思考：如上图乙所示，两电阻丝是______联的。这样做的目的是保证通过两根电阻丝的________和___________相同，探究电流通过导体产生的热量与______的关系。
热量
串
电流
通电时间
电阻
观察：闭合开关一段时间后发现，___
侧U型管中液柱出现的高度差更大些。
发现：在______和________相同时，电流通过导体产生的热量与_____有关，_____越大，____________越多。
验证2：电热与电流大小有什么关系？
通电时间
右
电流
电阻
电阻
产生的热量
思考：如图甲所示，在右侧容器外并
联一个电阻丝。这个实验装置的等效电路图如图乙所示，干路电阻中的电流I与支路电阻中的电流I1的大小关系是：______。这样连接电路的目的是保证两个容器中的电阻丝的_____大小和________相等，探究电流通过导体产生的热量与____的关系。
观察：闭合开关一段时间后发现，____侧U型管中液柱出现的高度差更大些。
电流
I
>I1
电阻
通电时间
左
发现：在______和______相同时，电
流通过导体产生的热量与__________有关，_________越大，___________越多。
验证3：电热与通电时间有什么关系？
在________和________相同时，电流通过导体产生的热量与__________有关，________越长，____________越多。
产生的热量
电阻
通电时间
电阻
电流
通电时间
电流
通电时间
通电时间
产生的热量
(2015·广东)用如图所示的装置做“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验。(甲、乙是完全相同的密闭容器，闭合开关前，A、B
两U
形管内液面相平)
例2
①由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的________来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用了______的探究方法。
②通过对比观察，____(选填“甲”或“乙”)容器中导体的电阻产生的热量较多。由此可知，在电流强度和通电时间相同时，电阻越_____，导体产生的热量越多。
高度差
转换
乙
大
把握好实验中的探究方法：
(1)转换法的应用：通过温度计的示数变化或U形管液面高度的变化反映产生电热的多少。
(2)控制变量法的应用：在探究通电导体产生的热量与导体电阻的关系时，应该控制通过不同导体的电流相同、通电时间相同；在探究通电导体产生的热量与通过导体电流的关系时，应该控制相同导体的通电时间相同，改变通过导体的电流大小。
方法指导
知识点二：焦耳定律
1.焦耳定律：英国物理学家焦耳做了大量实验，得出了焦耳定律：______________。
________________________________________________________________________
2.公式：________，变形公式：________、
________、________。
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
注意：公式中的电流I的单位要用安培
A，电阻R
的单位要用欧姆(Ω)，通电时间t的单位要用秒(s)。这样热量的单位就是焦耳(J)。
3.交流讨论：电炉丝工作时，电炉丝与它的连接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？电炉丝与导线是____联的，通过的电流______。
串
相同
根据焦耳定律公式________，在________时间内，________一定时，电流产生的热量跟________成正比，
电炉丝比电线的电阻________，相同条件下电流产生的热量________，因此电炉丝热得发红。
Q
＝I2Rt　
相同
电流
电阻
大
多
1.电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q等于消耗的电能，即____________。此时结合欧姆定律还可推导出另一个公式Q
＝W＝
t。故此时W和Q的关系为：________________________。
2.
Q
＝I2Rt与W＝IUt的区别
①在_______电路中，电流做功消耗的电能全部转化为内能，这两个公式是通用的。即：W___Q。_____电路电能只转化为内能。
知识拓展与延伸
Q
＝W
＝Pt
＝I2Rt＝UIt
Q
＝W＝UIt　
纯电阻
=
纯电阻
②在非纯电阻电路中，电路消耗的电
能(即W＝UIt)分为两部分，一大部分转化为其他形式的能(例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能)；另一小部分不可避免地转化为电热Q＝I2Rt(电机的电阻生热)。W＝E其他＋Q。电功只能用W＝____计算；电热只能用Q＝________计算W________Q。
I2Rt
UIt
>
一根10
Ω的电阻丝，通过的电流是2
A,
在10
min内共产生多少热量？
例3
解：Q
＝I2Rt
＝(2
A)2×10Ω×10×60s
＝24000
J
答：略
一只电烙铁的额定电压是220
V，在额定电压下工作时的电阻是1
210
Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10
min产生多少热量？
例4
电流通过电烙铁做功消耗的电能全部用来产生热量，因为电烙铁在额定电压下工作，所以实际功率等于额定功率，再利用
，求在额定电压下通电10
min产生的热量。本题也可以先用欧姆定律求出通过电烙铁的电流I，再用焦耳定律来进行计算。
方法指导
1.
电热可以给人们的生活带来方便，也可以给人们带来危害。利用电热的用电器有________、________、
________等。电热器的主要部件是发热体，它是由电阻大、熔点高的电阻丝制成的。
2.
电热的防止：电流通过用电器产生的热量，会使用电器的温度升高，可能会使用电器不能正常工作或损坏电器。所以在制作用电器时要采取有效措施进行散热，防止电热造成的危害。
知识点四：电热的利用与防止
电热水器
电饭锅
电烙铁
3.
比如：电视机的后盖有散热孔。电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，也是为了降温。电动机外壳……)，给这些用电器进行分类，哪些是利用电热、哪些是防止电热造成危害的。
知识点四：电热的利用与防止
下列情况中防止电热危害的是(　　)
A.
电视机背后有散热窗
B.
家电长时期不使用，隔一段时间要通电一次
C.
家庭电路一般安装有漏电保护器
D.
大型爆破工程用电热引发炸药
例5
A
电热有有利的一面，也有有害的一面，解题关键是看电热为我们服务，还是我们不需要电热。如果是我们不需要的，要把它及时散发掉。
方法指导
1．标有“
220
V　40
W”电热器安装在220
V
的电路中，工作100
s
后，所消耗的电能是______J，通过电热器的电流是______A
，产生的热量是
______J
。
2．下列电器中，不属于电热器的是(　　)
A．电饭锅
B.
电熨斗
C.
电风扇
D.
电烤炉
课堂达标
4000
0.18
4000
C
3．家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线
是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为(　　)
A.
通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大
B.
通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小
C.
电炉丝两端电压比连接导线两端电压小
D.
电炉丝的电阻比两节导线的电阻大
C
4.
(2019·凉山)家用电风扇的电动机线圈电阻为2
Ω，正常工作时，通过的电流为2A,通电10分钟，电风扇消耗的电能为__________J，线圈产生的热量为________J。
5.
(2019·云南)一只标有“6
V　3
W”的小灯泡，接在电源电压为12
V的电路中，为使其正常发光，应________(选填“串”或“并”)联一个电阻(小灯泡灯丝电阻不变)，该电阻通电20
s，产生的热量是________J。
2.64×105
4.8×103
串
60
6.
(2019·毕节)电热水壶上标有
“220
V　800
W”，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻________；在额定电压下，热水壶烧水210
s，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为__________J。
小
1.68×105
7.
(2019·重庆)如图所示，定值电阻
R1的阻值为10
Ω，R2的阻值为30
Ω，
闭合开关后电流表的示数为0.1
A。求：
(1)电源电压；
(2)电阻R1在1分钟内产生的热量。
解：(1)由图可知，当闭合开关S时，
电阻R1与R2并联，电流表测量过R2的电流。
电源电压U＝U2＝I2R2＝0.1
A×30Ω＝3V
8.
(2019·昆明)在“探究电流产生的热量与哪些因素有关”的实验中，提供了如图所示的实验器材，其中R1>R2。
实验一：探究电流产生的热量与电阻的关系
(1)请按照图中的电路图将对应实物图连接完整；
课堂提升
(2)电路中电阻丝的连接方式是为了控制________；电阻丝放出热量的多少，通过________________来进行判断；
电流相等
煤油温度的升高量
(3)闭合开关，经过一定时间，用电阻
丝R1加热的煤油温度升高了Δt1，用电阻丝R2加热的煤油温度升高了Δt2，那么Δt1________(选填“大于”“等于”或“小于”)Δt2。
实验二：探究电流产生的热量与电流的关系
大于
(4)闭合开关，移动滑动变阻器的滑动
触头，使电路中的电流变成实验一中电流的2倍，且通电时间相同。实验发现：用电阻丝R1(或R2)加热的煤油，温度升高量Δt1′(或Δt2′)________2Δt1(或2Δt2)(选填“大于”“等于”或“小于”)，该实验说明电流产生的热量与电流不是正比例关系。
(5)你认为做这个实验产生误差的主要原因是________________。
大于
有热量损失
课堂小结