- 第十八章 第四節(jié) 焦耳定律 課件 人教版物理九年級(jí)

第四節(jié)焦耳定律生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。還能舉出其它例子嗎？

電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電能轉(zhuǎn)化成熱，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。一、電流的熱效應(yīng)思考

燈泡發(fā)光一段時(shí)間后，用手觸摸燈泡，有什么感覺(jué)？用手觸摸跟燈泡串聯(lián)的導(dǎo)線感覺(jué)一樣嗎？這是為什么？

提出問(wèn)題：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)呢？猜想：通電時(shí)間電流的大小導(dǎo)體電阻的大小實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

研究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)

實(shí)驗(yàn)原理:

電阻絲加熱密封容器中的空氣，U形管中液面形成高度差；液面差越大，產(chǎn)生的熱量差別越大。實(shí)驗(yàn)探究控制變量法電流通過(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)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系R1=5ΩR2=10ΩA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。實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1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。焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英國(guó)物理學(xué)家。用

近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，

研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)

驗(yàn)，于1840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

時(shí)間的關(guān)系。焦耳

1．內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比。

2．公式：Q=I2Rt

3．單位：焦耳（J）二、焦耳定律Q=I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s=6480J一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?答:在5min內(nèi)共產(chǎn)生6480J熱量。解:例題I=

=

=

0.6AUR36V60Ω典型例題解析【例1】用電爐燒水時(shí)，電爐絲熱得發(fā)紅，而跟電爐絲連接著銅導(dǎo)線卻不怎么熱，這是為什么?電爐的電阻絲和銅導(dǎo)線是串聯(lián)在同一電路中的，所以通過(guò)的電流是相同的，時(shí)間也是相同的，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt可知，當(dāng)兩導(dǎo)體中電流和通電時(shí)間均相同時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻成正比.由于電爐的電阻絲的電阻比銅導(dǎo)線的電阻大得多，所以電爐絲產(chǎn)生的熱量比銅導(dǎo)線要大得多.

【例2】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)線圈兩端的電壓為380V，線圈的電阻為2Ω，通過(guò)線圈的電流為10A.這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，一秒鐘消耗的電能為_(kāi)___J，產(chǎn)生的熱量為_(kāi)__J.3800200Q=I2Rt與W=UIt的區(qū)別①在純電阻電路中，這兩個(gè)公式是通用的。把電能只轉(zhuǎn)化為熱能②在非純電阻電路中，W=UIt公式求得的是總消耗的電能；Q=I2Rt公式求得的是在總電能中部分轉(zhuǎn)發(fā)為熱能的能量即：W>Q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?？墒前凑战苟?，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?想想議議答：前者說(shuō)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，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。1．電熱的利用利用電熱孵化器孵小雞用來(lái)加熱電熱器的優(yōu)點(diǎn):清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。四、電熱的利用和防止很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)高。如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等等。2．電熱的危害課堂小結(jié)焦耳定律的實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容電熱的利用和危害1.如圖9-3-5所示，a、b相同容器中分別裝有相同質(zhì)量的水，水中的電阻絲的阻值分別為R1和R2，且R1＜R2，則閉分開(kāi)關(guān)S后，a、b容器中水溫上升較快的是()A.a容器中的水B.b容器中的水C.a、b容器中的水溫上升的快慢一樣D.無(wú)法判斷B圖9-3-52.在兩根橫截面積相同、長(zhǎng)度不同的鎳鉻合金線兩端分別加上相同的電壓，那么下列說(shuō)法中正確的是()A.長(zhǎng)的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多B.短的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較多C.長(zhǎng)的鎳鉻合金線電阻較大，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少D.短的鎳鉻合金線電阻較小，相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量較少3.一根電阻絲接在電壓U=5V的電源上，在1s內(nèi)產(chǎn)生的熱量是2J，要讓該電阻(其電阻大小恒定不變)產(chǎn)生8J的熱量，可采用的辦法是()A.使電源電壓變?yōu)?0V，通電時(shí)間仍為1SB.使電源電壓仍為5V，通電時(shí)間變?yōu)?SC.使電源電壓變?yōu)?0V，通電時(shí)間變?yōu)镾D.使電源電壓變?yōu)?0V，通電時(shí)間變?yōu)?SCA1.小紅家買了一臺(tái)電烤箱，有高、中、低

三個(gè)檔位的發(fā)熱功率。圖是其內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖，開(kāi)關(guān)S1可分別與觸點(diǎn)a、b接觸。已知R1=60.5Ω,R2=121Ω，電源電壓保持不變。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1置于b端，S2斷開(kāi)時(shí)，電烤箱處于

檔位；電烤箱在中檔位工作時(shí)，消耗的電功率是

W；電烤箱在高檔位工作時(shí)，對(duì)食物加熱5min,消耗的電能是

J

2.某直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是1.5Ω，把它接在穩(wěn)壓電源上，閉合開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)正常工作，通過(guò)線圈的電流是2A，在20s內(nèi)電動(dòng)機(jī)所做的機(jī)械功是1080J.試求：(1)這段時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的熱量是多少?(2)這段時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做的功是多少?電源電壓是多少?(3)如果在工作過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)因故障卡住無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)中的電流是多少?3.如圖所示是探究電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個(gè)透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時(shí)間后，右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大。下列說(shuō)法正確的是（）A.左側(cè)容器中電阻絲的阻值比右側(cè)容器中的大B.該裝置用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系C.該裝置可以用來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟通電時(shí)間的關(guān)系D.U形管中液面的高度發(fā)生變化是因?yàn)閁形管中液體的熱脹冷縮造成的4.甲、乙兩個(gè)小燈泡上分別標(biāo)有“6V3W”和“4V2W”字樣，現(xiàn)在把它

們按不同方式接在不同電路中（不考慮燈絲電阻的變化），下列判斷錯(cuò)誤的是（）A,若把它們并聯(lián)在4V電路中，乙燈正常發(fā)光B,若把它們并聯(lián)在4V電路中，甲燈比乙燈亮C,若把它們串聯(lián)在1OV電路中，兩燈都可以正常發(fā)光D.若把它們串聯(lián)在10V電路中，甲燈比乙燈亮5.已知甲燈標(biāo)有“6V3W”字樣，乙燈的額定電壓是3V.甲、乙兩燈的U-I關(guān)系如圖所示，則乙燈的額定功率是

W.確保電路安全的前提下，兩燈串聯(lián)使用，電路兩端的最大電壓是

V，兩燈并聯(lián)使用，電路最大電流是

A。6.如圖所示,電源電壓保持不變,開(kāi)關(guān)S和S1都閉合時(shí),小燈泡正常發(fā)光,再將開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi),電流表示數(shù)

(填“變大”、“變小”或“不變”)小燈泡的亮度

(