九年级物理全册18.4焦耳定律课件（新人教版）

焦耳定律   生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产 生。请举例说明。 1.定义：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 2.电热器：电烙铁、电熨斗、电炉子、电饭 锅、电暖器、电烤箱、电热水器等利用电流 的热效应来工作的设备叫电热器。 3.用电器：用电来工作的设备。 电烤箱 电烙铁 电热水壶 注（1）电热器都是利用电流热效应原理工作的。 讲授新课 电灯   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? 想想议议 ①可能与电阻有关。电阻越大，电流产生的热量越多。 4.探究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，电流产生的热量越多。 ③可能与通电时间有关。通电时间越长，电流产生的 热量越多。 讲授新课 猜想与假设 由于电流通过用电器 所产生热量的大小不 易直接进行观察比较， 实验中怎样将它变为 便于直接观察比较的 现象呢？ 转化法 想一想 议一议 实验装置    两个透明容器中密封着等 量的空气，U形管液面高度 的变化反应密闭空气温度 的变化。 注（2）用空气的好处： 它的比热容小，吸热 升温快，且气体受热 易膨胀 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， 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 实验目的 实验方法 实验原理 讲授新课 转化法 实验装 置 电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关? 演示实验 实验装置 实验1：研究电热与电阻关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 实验表明：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。 I = 2I1 I A R1 = 5 Ω R3 = 5 Ω R2 = 5 Ω I1 实验表明：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。 注（3）容器外边电阻R3的作用是：使通过两容 器中两电阻的电流不同。 R 2 R 3 实验2：研究电热与电流关系 R1 实验3：研究电热与通电时间的关系 实验装置 实验表明：在电阻相同、通过的电流相同的情况下， 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 讲授新课 观察实验 插入视频   焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。 焦 耳   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           注意：Q、I、R、t是针对同一段导体而言。   3．单位： I——安培（A） R——欧姆（Ω） t—— 时间（ s ） 二、焦耳定律 适用范围：任何电路都适用 Q —— 焦耳 （J）  1．当电流通过导体时，如果电能全部转化为内 能（纯电阻电路），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 Q = W = UIt = I2Rt   如：电暖器，电饭锅，电炉子等。 三、电能和电热关系       2.   对于纯电阻电路来说，如果导体两端的电压和 通电时间一定，则由P=U2/R及Q=W=Pt可得 Q=U2/Rt,即电热与电阻成反比，但是要注意这个公式 仅适用于纯电阻电路中热量计算。 (焦耳定律的理论推导)   3．如电扇（非纯电阻电路）这样的用电器工作 时，消耗的电能一部分转化为电机的机械能，一部分 转化为内能，： 电能 内能+机械能   Q热＜W 4.推导公式： Q = W = UIt Q=W=Pt Q=W=U2/Rt 适用条件：仅适用于纯电阻电路中热量计算。 为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？ 原因：电炉丝和导线通过的电流相同,导线电阻 远小于电炉丝电阻，产生的热量少。 5.电热与电阻的关系： 串联电路中，电热与电阻成正比。 并联电路中，相同时间内电热与电阻成反 比。 = Q2 Q1 R1 R2   = Q1 Q2 R2 R1 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? 解: 例题 I =  =   = 0.6 AU 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? 想想议议   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。 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。 四、电热的利用和防止 用电器长时间不用，利 用电热来驱潮 2、电热的防止      如：电视机的散热窗、电动机的散 热片、电子计算机内的散热风扇等。 电热的防止 用电器长时间使用时，要断电散热防止烧 坏。 电阻丝 在电流、通电时间相同时，阻值 大 的电阻产生的热量多. 实验1：研究电热与电阻关系 电阻丝 在电阻、通电时间相同时，电流 大 的电阻产生的热量多. 实验2：研究电热与电流关系 电阻丝 在电流、电阻相同时，通电时间 长 的产生的热量多. 实验3：研究电热与通电时间关系 课堂小结 焦耳定律 的实验和 内容 电热的利 用和危害 例1：有三个用电器,其中一个为 “220 V 60W”的电风扇，一个为 “220 V 60W”的白炽灯，另一个 是“220 V 60W”的电热器，都在 额定电压下工作相同的时间，比较 这三个用电器产生的热量（ ） A. 电风扇最多 B. 白炽灯最多 C. 电热器最多 D. 都一样 C 哪个用电器消耗的电能多？ 【例题2】 如图a、b两相同容器中分别装有相等质量 的煤油，煤油中的电阻丝阻值分别为R1和 R2，且R1＜R2，则闭合开关S后，a、b容器 中煤油温上升较快的是--------（      ） A.a容器中的煤油           B.b容器中的煤油  C.a、b容器中的煤油温上升快慢一样    D.无法判断 A 例3：下列情况中属于防止电热危害 的是( ) A．电视机背后有散热窗 B．家用电器长时间停用，隔一段时 间应通电一次 C．大型爆破工程，用电热装置引发 炸药 A 1.小华家买了一个家用电吹风，如图甲所示。其简化 电路如图乙所示，主要技术参数如表。  请解答如下问题： （1）当电吹风吹冷风时，正常工作5min消耗的电能 是多少？ （2）当选择开关旋至何处时，电吹风正常工作的功 率最大？此时电路中的总电流是多大？ （3）当电路供电电压为200V时，电吹风电热丝的实 际电功率为多大？ （计算结果保留一位小数） 2、小红和小明分别用图所示的装置，探究电流一定时，电流产 生的热量与电阻的关系。他们分别将两段阻值不同的电阻丝(R1 ＜R2)密封在完全相同的烧瓶中，并通过短玻璃管与气球相连 (设他们所用的各种同类器材性能相同)。问： 小红的方案                             小明的方案 (1)在这个实验中电流产生热量的多少是通过_________体现出 来的。  (2)他们同时开始进行实验，在a、b、c、d四个气球中，鼓起来 最快的是_______。  (3)小红和小明的实验方案中有一个是错误的，请针对错误的实 验方案进行简要评估。(说明谁的方案是错误的，以及错误的原 因。) 小气球的 膨胀程度 C 小明的，没有控制电流一定！ 4.一只“220V 55W ”的电烙铁，在额定电压下 使用，每分钟产生的热量是多少？ 5.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为 380伏，线圈的电阻为2欧,线圈中的电流为 10安,若这台电动机正常工作1秒钟， 求：1 ）消耗的电能W。 2 ）产生的热量Q。