粤沪版九年级上第十五章 电能与电功率15.4 探究焦耳定律 课件、微课(23张ppt)

第十五章 电能与电功率
九年级物理沪粤版·上册
15.4　探究焦耳定律
新课引入
观察图片
电暖器
电热水壶
电饭煲
电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。
新知讲解
一、通电导体产生的热量与哪些因素有关？
猜想与假设
（1）根据日常生活经验可知，通电导体产生的热量可能与电流的大小以及通电时间有关；
（2）电炉丝热得发红，而导线却不怎么热。
通电导体产生的热量可能与电阻的大小有关。
设计实验与制订计划
（1）要研究通电导体产生的热量与电流、电阻以及通电时间的关系，要采取什么研究方法？
控制变量法
（2）怎样比较导体产生热量的多少？这种方法叫什么？
转换法
（3）怎样控制电流和通电时间相等？
通过观察温度计升高的示数来判断；
串联
（4）怎样改变电流的大小？
可以在电路中串联滑动变阻器
也可以采用分流电路，给瓶内的电阻旁并联一个电阻
新知讲解
进行实验与收集证据
（1）探究导体产生的热量跟电阻的关系。
新知讲解
分析实验数据，可以得到实验结论：
当电流一定时，导体的电阻越大，产生的热量就______________。
越多
实验数据记录表
新知讲解
（2）探究导体产生的热量跟电流的关系。
当电阻一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量　　　　。
越多
新知讲解
新知讲解
探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
综上所述，通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流以及通电时间有关。
数据分析与得出结论:
（1）当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多;
（2）当电阻和通电时间一定时，导体中通过的电流越大，产生的热量就越多；
（3）当电阻和电流一定时，通电时间越长，导体产生的热量就越多。
新知讲解
强化训练
(北部湾中考)如图所示是探究“电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置。通电前，A、B两个U型管内的液面相平，通电一定时间后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，则（ ）
A. I1＝I2，A管中的液面较低；
B. I1＝I2，A管中的液面较高；
C. I1＞I2，A管中的液面较低；
D. I1＞I2，A管中的液面较高；
D
新知讲解
二、焦耳定律
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：
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年-1889年），英国物理学家
2.数学表达式：
??????=???????????????????????
?
热量 电流 电阻 时间
J A Ω s
意义：
单位：
新知讲解
3.焦耳定律的理论推导
当电流通过导体时，如果消耗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 就等于消耗的电能W。
即：?????=??????=??????????=??????????????=???????????????????=?????2????????
?
1.当电流通过导体时，如果消耗的电能全部转化为内能，这样的电路称为“纯电阻电路”，此时，?????=??????=??????????=??????????????=??????????????????=?????????????????。
?
注意
2.当电流通过导体时，如果消耗的电能只有部分转化为内能，这样的电路称为“非纯电阻电路”，此时，????>????，????=????????=?????????????，?????=??????????????????。
?
新知讲解
例题　某电热器接在220 V的电源上，其电阻是100 Ω，则通电8 min能产生多少热量？
已知：U＝220 V，R＝100 Ω，t＝8 min＝480 s。
求：Q
解：根据已知条件，由欧姆定律，得????=????????=220????100Ω=2.2????
将 I 的值代入焦耳定律的公式，得????＝????2????????＝(2.2????)2?×100?Ω×480??????≈?2.3×105?????。
答：这个电热器通电8 min产生的热量为 2.3×105 J。
?
强化训练
(哈尔滨中考) 通过110Ω电阻丝的电流是2A，产生8800J的热量需要通电 s，这段时间电流做的功是 ______ J。
20
8800
新知讲解
三、电流热效应的应用与控制
1.电热的应用
新知讲解
2.电热的控制
电热的控制
新知讲解
强化训练
(北京中考) 下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A.电暖气 B.计算器 C.电视机 D.笔记本电脑
A
知识总结
巩固练习
1.(铜仁中考) 有两个电阻：R1=６Ω，R2=８Ω，若将它们串联在电路中，则在相同时间内消耗的电能之比W1：W2 = ；若将它们并联在电路中，它们在相同时间内产生的热量之比Q1：Q2 = 　 　 。
3：4
4：3
巩固练习
2.(潍坊中考) 最先精确确定电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间关系的物理学家是（　　）
A.欧姆 B.焦耳 C.奥斯特 D.法拉第
B
巩固练习
3.(北京中考) 【多选题】小辉想探究电流通过电阻时产生的热量与哪些因素有关。他连接了如图所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内分别装有质量相等、初温均为25℃的煤油，阻值为5Ω和10Ω的电阻丝R1、R2。闭合开关一段时间后，记录此时两个温度计的示数。根据上述实验，下列说法中正确的是（　　）
A.此实验探究的是热量与电阻的关系
B.此实验探究的是热量与电流的关系
C.此实验探究的是热量与时间的关系
D.此实验中用温度计示数变化的大小反映产生热量的多少
AD
巩固练习
4.(自贡中考) 计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是（　　）
A.????????????
B. ?????????????????
C.????????????????
D.前面三个都可以
?
C
巩固练习
5.(龙岩中考) 10Ω的电阻R1和5Ω的电阻R2串联接在一电源中，通电1min电阻R1产生的热量是600J。
求：（1）通过R1的电流I1；（2）加在R2两端的电压U2。
解：（1）根据焦耳定律????=????????????????可得：
?????????????????????=????????????=????????????????????????????×????????????=????????。
（2）R1与R2串联，根据串联电路电流处处相等的特点可知：????????=????????=????????。
由????=??????????得：????????=????????????????=????????×????????=????????。
答：（1）通过R1的电流I1=1A；（2）加在R2两端的电压U2=5V。