18.4 焦耳定律（课件）（共45张PPT）

第4节 焦耳定律
第十八章 电功率
2020年秋人教版九年级物理全册
小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴，可是用手一摸电视机的后盖就发现，小明刚看过电视。你知道他爸爸是根据什么判断的吗？
新课导入
学习目标
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.知道电流热效应的利用与危害。
学习目标
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
一、电流的热效应
讲授新课
电烤箱
电烙铁
电热水壶
生活中利用电流热效应的用电器
　　电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热?
　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
观察思考
①可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大。
电流的热效应与那些因素有关？
②可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大。
③可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大。
思考
猜想与假设
实验装置实物图
演示实验
研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关
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。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
实验目的
实验方法
实验原理
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
A
R = 5 Ω
R = 5Ω
R =5Ω
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。
实验3：研究电热与通电时间关系
R1 = 5 Ω
R2 = 5 Ω
A
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。
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
1.内容： 电流通过导体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。
2.公式： Q = I2Rt?
3.单位：焦耳（J）
电流 I 的单位：A
电阻 R 的单位：Ω
时间 t 的单位：s
热量 Q 的单位是：J
焦耳（1818-1889）
二、焦耳定律
讲授新课
例1：一根60? 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？
分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利 用焦耳定律公式计算电流产生的热量。
解：
I =
U
R
=
36V
60Ω
=0.6A
Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J
典例精讲
4.根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律 ?
若电流做的功全部用来产生热量即Q = W?
因为：W = UIt ?
根据欧姆定律：U = IR
所以，Q = W = UIt = I2Rt
非纯电阻电路：W总＞Q (W总＝UIt =W外＋Q)
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 =
来计算热量。
U2
R
t
纯电阻电路：W总=Q放=Pt=UIt= =I2Rt
U2
R
t
归纳小结
5. 电流热效应与电阻关系
1.在串联电路中，由P=UI，U=IR，可以得出P = 。
这个式子表明：电流相等时，在一定时间内，导体产生的热量跟电阻成 。
I?R
正比
分析论证
2.在并联电路中，由P=UI， U=IR ， 可以得出P= 。
这个式子表明：电压相等时，在一定时间内，导体产生的热量跟电阻成 。
反比
U2
R
5. 电流热效应与电阻关系
分析论证
例2：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=120J
得到的机械能为：
W机=W总－Q=26400J－120J=25200J
U=I
典例精讲
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、电流热效应的利用和危害
讲授新课
　　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；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。
2.电热的危害
电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。
（1）列举两个生活或者生产中利用电流热效应的实例
（2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施
电热毯、电烙铁、电饭锅、电热孵化器等
电脑主机有风扇散热;电视机上的散热窗、电动机外壳有许多散热片
讨论思考
焦耳定律
电流的热效应
焦耳定律
特征：电流通过导体会发热
探究电流热效应跟哪些因素有关
表述：电流通过导体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。
公式： Q = I2Rt?
Q = I2Rt?的推导公式的应用
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．微波炉
B
课堂练习
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
A
3.将一台“220V 100W”的电风扇，一个”220V 100W”
的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V
的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最
大的是 （ ）
A.电烙铁 B.充电器
C.电风扇 D.一样多
4．（2020?青岛）甲、乙两个电热器的电阻之比为5：4，通电相同时间产生的热量之比为5：1，则通过甲、乙的电流之比为（　　）
A．4：1 B．1：4
C．2：1 D．1：2
C
5．（2020?广西）如图是探究“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
6．（2020?南京二模）如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”和“探究电流的热效应与电阻关系”的实验，关于这两个实验，下列说法正确的是（　　）
A．研究对象都是容器中的液体
B．都要控制吸热液体的质量相同
C．都要控制吸收液体的种类相同
D．都要通过温度计上升的示数比较吸热的多少
B
7．（2020?娄底）下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（　　）
A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡
B．家里使用电热水壶烧水
C．小明妈妈用电熨斗熨衣服
D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温
D
8．（2019?本溪）将如图甲所示的电热水瓶，接入家庭电路中单独工作时，观察到电能表（如图乙）的转盘转6转用时1min。下列关于电能表和电热水瓶的说法正确的是（　　）
A．电能表需要并联在家庭电路中
B．该电能表所在家庭电路用电器同时工作时总功率不能超过2200W
C．电热水瓶的实际功率是600W
D．若电热水瓶的指示灯损坏，它的发热
电阻还能工作，说明它们之间是串联的
C
9．（2019?重庆）具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全，通过旋钮开关实现功能切换。图是模拟加热原理图，其中测试电源的电压为10V，四段电热丝电阻均为10Ω，防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大。下列说法正确的是（　　）
A．开关旋至“1”档，开启化霜功能
B．开启防雾功能，电路总电阻为5Ω
C．化霜与防雾电路的总功率之差为15W
D．从防雾到除露，电路总电流变化1A
C
10．（2020?乐山）如图所示，在两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＝2R2＝20Ω，电源电压U＝6V．闭合开关后，甲管中液面比乙管中液面上升得　 　（选填“慢”、“快”或“相同”），
当滑动变阻器滑片P移至最右端时，
在1分钟内电流通过电阻丝R1产生
的热量Q＝　 　J。
快
48
11．（2020?威海）一款家用电煮锅有加热和保温两个档位，工作电路如图所示。当开关S1 ，S2　 　（选填“断开”或“闭合”）时，处于加热档位。若加热时电路中电阻为42Ω，电路中电流为5A，加热2分钟，不计能量损失，能使质量为2kg的水从20℃升高到　 　℃．[c水＝4.2×103J（kg?℃）]
闭合
闭合
35
12．（2020?扬州）某型号的电烤箱有“高温”和“低温”两档。电路如图所示，开关S接　 　时，是“高温”档；当开关S分别接“1”和“2”时，电流表的示数为5A和1A；则电阻R0＝　 　Ω、R＝　 　Ω．电烤箱处于“高温”档工作10min产生的热量为　 　J。
1
44
176
6.6×105
13．（2019?东营）如图所示，物理实验小组探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气，且都有一段电阻丝。将透明容器与U形管相连，接入电路。
（1）组装之前，U形管内注入适量红墨水，U形管　 　（选填“属于”或“不属于”）连通器。
（2）图甲是探究在通电时间相同和　 　相同的情况下，导体产生的热量与　 　大小是否有关的装置。
属于
电流
电阻
（3）实验中通过观察　 　 的变化反映密闭空气温度的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列研究实例采用研究方法与此相同的是　 　。
A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用铁屑显示磁体周围磁场分布
C．研究光的传播时，引入“光线” D．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
（4）由图乙所示，电流表的示数为　 　A，在这种情况下，右侧容器中定值电阻在10s内产生的热量
是　 　J。
（5）某实验小组发现通电一段时间后，其中一个U形管中的液面高度几乎不变，发生此现象的原因可能是 　 　。
U形管液面高度差
BD
2
200
透明容器密闭性不好
14.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：
因为： P=I2R
所以：
15.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？
解：
因为电烙铁消耗的电能全部用来发热，所以
Q=W=Pt=40W×10×60s=24000J
16. 如图所示是某款电养生壶及其铭牌的部分参数，当养生壶正常工作时，求：
（1）养生壶正常工作的电阻.
（2）若该养生壶的加热效率为80%，在标准大气压下，将初温是12 ℃的一壶水烧开，需要多长时间？［c水=4.2×103 J/（kg·℃），ρ水=1.0×103 kg/m3］
（3）把家中的其他用电器都与电源断开，仅让养生壶接入电路中烧水，2 min发现标着“1 200 r/（kW·h）”的电能表的转盘转了40 r，电养生壶的实际功率为 多少？
谢谢聆听