新人教版九年級(jí)物理18.4焦耳定律

1、引入：聰明的爸爸v 小明趁爸爸不在家的時(shí)候，偷偷的打開(kāi)電腦玩游戲，想著只要爸爸回來(lái)的時(shí)候趕緊關(guān)了就可以了。小明確實(shí)是這么做的，但是爸爸咋就這么聰明呢？一回家就知道了！v 爸爸是怎么發(fā)現(xiàn)的？生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。請(qǐng)舉例說(shuō)明。生。請(qǐng)舉例說(shuō)明。一、電流的熱效應(yīng)一、電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化成成內(nèi)能。內(nèi)能。電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)電流相同，為什么電爐絲熱電爐絲和導(dǎo)線通過(guò)電流相同，為什么電爐絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱? ?電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少跟

2、什么因素有關(guān)? ?想想議議想想議議 猜想與假設(shè)猜想與假設(shè) 二、二、探究：電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)探究：電流的熱效應(yīng)與什么因素有關(guān)1、可能與、可能與電阻電阻有關(guān)有關(guān)2、可能與、可能與電流電流有關(guān)有關(guān)3、可能與、可能與通電時(shí)間通電時(shí)間有關(guān)有關(guān)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱的多少與什么因素有關(guān)? ?演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 討論討論1、當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)、當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)用用 什么什么 方法去研究？方法去研究？ 控制變量法控制變量法討論討論2、通過(guò)觀察什么現(xiàn)象反映電阻通電后產(chǎn)生的熱、通過(guò)觀察什么現(xiàn)象反映電

3、阻通電后產(chǎn)生的熱量的多少？量的多少？U形管中液面高度的變化形管中液面高度的變化轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換法實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系：研究電熱與電阻關(guān)系R1 = 5 R2 = 10 A在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系：研究電熱與電流關(guān)系I = 2I1IAR = 5 R = 5 R = 5 I1在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。焦耳（焦耳（Jame

4、s Prescott Joule，18181889），英國(guó)物理學(xué)家。用），英國(guó)物理學(xué)家。用近近 40 年的時(shí)間做了年的時(shí)間做了 400 多次實(shí)驗(yàn)，多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，于驗(yàn)，于 1840 年最先精確地確定了電年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。時(shí)間的關(guān)系。焦焦 耳耳焦耳定律焦耳定律Q = I R t 熱量熱量J公式：公式：物理量：物理量：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬弘娏麟娏?電阻電阻 時(shí)間時(shí)間AS焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，與導(dǎo)體電阻成正比，與通電時(shí)間成正比。 某導(dǎo)體的電阻是某

5、導(dǎo)體的電阻是2，通過(guò)，通過(guò)2A的電的電流時(shí)，流時(shí)，10s產(chǎn)生多少熱量產(chǎn)生多少熱量？考考你考考你： 某導(dǎo)體的電阻是某導(dǎo)體的電阻是2，通過(guò)，通過(guò)2A的電流的電流時(shí)，時(shí)，10s產(chǎn)生多少熱量產(chǎn)生多少熱量？解：解：電流產(chǎn)生的熱量為：電流產(chǎn)生的熱量為： Q=I2Rt已知：已知：答：電流產(chǎn)生的熱量為答：電流產(chǎn)生的熱量為80J ?？伎寄悖嚎伎寄悖呵螅呵螅?80JI=2A R= 2 t=10sQ=(2A)2 2 10s1當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，如果電能全部轉(zhuǎn)化為電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電，而沒(méi)有同時(shí)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，那么電流產(chǎn)生的流產(chǎn)生的熱量熱量Q 就等于

6、消耗的電能就等于消耗的電能W，即，即Q = W =Pt= UIt =U2t/R =I2Rt如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。2當(dāng)當(dāng)電扇電扇工作時(shí)，消耗的電工作時(shí)，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電能主要轉(zhuǎn)化為電機(jī)的機(jī)械能機(jī)的機(jī)械能：WQ熱熱三、電能和電熱關(guān)系三、電能和電熱關(guān)系電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+機(jī)械能機(jī)械能2、一根、一根60的電阻絲接在的電阻絲接在36V的電源的電源上上, 在在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？?jī)?nèi)共產(chǎn)生多少熱量？解：解：通過(guò)電阻絲的電流為：通過(guò)電阻絲的電流為：UI=_R=36V60=0.6A電流產(chǎn)生的熱量為：電流產(chǎn)生的熱量為： Q=I2Rt=6480J=(0.6)2605

7、60J額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒切?，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟桑娮柙酱?，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量按照焦耳定律，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事? ?想想議議想想議議答：前者說(shuō)電阻越小，答：前者說(shuō)電阻越小，正常工作時(shí)正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說(shuō)，產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說(shuō)，電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越

8、多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們?cè)趹?yīng)用公式是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們?cè)趹?yīng)用公式時(shí)應(yīng)該特別注意條件。時(shí)應(yīng)該特別注意條件。為什么電爐絲熱的為什么電爐絲熱的發(fā)紅發(fā)紅，而，而與電爐連接的導(dǎo)線卻幾乎與電爐連接的導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱不發(fā)熱？分析：電爐與導(dǎo)線連接在電路里，分析：電爐與導(dǎo)線連接在電路里，電爐工作時(shí)，電爐絲與導(dǎo)線的和電爐工作時(shí)，電爐絲與導(dǎo)線的和一樣，但導(dǎo)線的遠(yuǎn)小于電一樣，但導(dǎo)線的遠(yuǎn)小于電爐絲，由可知，電爐絲，由可知，電流通過(guò)電爐產(chǎn)生的熱量要多得多。因此流通過(guò)電爐產(chǎn)生的熱量要多得多。因此電爐絲熱的發(fā)紅而電爐絲熱的發(fā)紅而 導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱。導(dǎo)線幾乎不發(fā)熱。串聯(lián)串聯(lián)電流電流通電時(shí)間通電時(shí)間電阻電阻焦耳定律焦耳定律QI2Rt1電熱的利用電熱的利用利用電熱孵化器孵小利用電熱孵化器孵小雞雞用來(lái)加熱用來(lái)加熱電熱器的優(yōu)點(diǎn)電熱器的優(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染，熱效率生，沒(méi)有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。節(jié)溫度。四、電熱的利用和防止四、電