九年級(jí)物理（第十八章 電功率）第4節(jié) 焦耳定律（人教版 學(xué)習(xí)、上課課件）

第4節(jié)焦耳定律第十八章電功率逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升學(xué)習(xí)目標(biāo)課時(shí)講解1課時(shí)流程2電流的熱效應(yīng)焦耳定律電熱的利用和防止知識(shí)點(diǎn)電流的熱效應(yīng)知1－講感悟新知11.電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的現(xiàn)象。2.探究電熱的影響因素(1)實(shí)驗(yàn)方法：轉(zhuǎn)換法、控制變量法。????????知1－講感悟新知實(shí)驗(yàn)詳解●轉(zhuǎn)換法：通過U形管兩邊液面高度的變化反映密閉空氣溫度的變化，從而反映電阻產(chǎn)生熱量的多少。●控制變量法：實(shí)驗(yàn)一是通過串聯(lián)保證電流相同；實(shí)驗(yàn)二中，左邊容器內(nèi)電阻中電流是右邊容器內(nèi)電阻中電流的2倍，探究電熱與電流的關(guān)系。知1－講感悟新知(2)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一：如圖1甲所示，探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)二：如圖1乙所示，探究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與電流的關(guān)系。知1－講感悟新知(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)一結(jié)論——在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，阻值越大的電阻產(chǎn)生的熱量越多。實(shí)驗(yàn)二結(jié)論——在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過的電流越大的電阻產(chǎn)生的熱量越多。在兩次實(shí)驗(yàn)過程中，隨著加熱時(shí)間的延長，U形管兩邊液面的高度差增大，表明在電流大小、電阻大小相同時(shí)，通電時(shí)間越長，電阻產(chǎn)生的熱量越多。知1－講感悟新知特別提醒實(shí)驗(yàn)中用電阻絲對空氣加熱可以縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并會(huì)使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使兩容器密閉且封閉等量的空氣，不能漏氣。感悟新知知1－練[中考·廣東]用如圖2所示的裝置做“探究電流相同時(shí)，通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(甲、乙是完全相同的密閉容器，閉合開關(guān)前，A、B

兩U形管內(nèi)液面相平)例1感悟新知知1－練(1)由于電流產(chǎn)生的熱量不易直接測量，因此在實(shí)驗(yàn)中是通過觀察U形管中液面的________來顯示甲、乙容器內(nèi)空氣溫度的變化，這里采用的探究方法是______。(2)通過對比觀察，

______(填“甲”或“乙”)容器中導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量較多。由此可知，在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越______，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。高度變化轉(zhuǎn)換法乙大感悟新知知1－練解題秘方：對比圖文信息，讀圖也能得出答案。解析：通過情景觀察可以發(fā)現(xiàn)，兩電阻絲串聯(lián)，即保證電流相等，探究電熱與電阻的關(guān)系，再觀察U

形管液面高度的變化情況，哪一側(cè)液面高度變化大，哪一側(cè)容器中電阻絲在相同時(shí)間產(chǎn)生的熱量多。技巧點(diǎn)撥：在探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系時(shí)，要保證電流大小和通電時(shí)間相同。其中，保持電流大小相同的方法是將兩個(gè)電阻串聯(lián)。感悟新知知1－練1-1.如圖3所示，兩個(gè)密閉容器中接入電熱絲R1、R2，右邊容器上方接入電熱絲R3，在通電時(shí)間相同的情況下，觀察兩個(gè)U形管中液面高度的變化。感悟新知知1－練本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)______(填“氣體”或“液體”)的熱脹冷縮來反映電流產(chǎn)生的熱量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系，則R2=______

Ω。若將R3

和R2

并聯(lián)接入右邊密閉容器中，則可研究電流產(chǎn)生的熱量與______的關(guān)系。氣體10電阻知識(shí)點(diǎn)焦耳定律知2－講感悟新知21.內(nèi)容：電流通過導(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。知2－講感悟新知2.焦耳定律公式及各物理量單位公式Q=I2Rt物理量及單位電流IA電阻RΩ通電時(shí)間ts熱量QJ知2－講感悟新知(1)公式的意義：公式反映的是電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，定量地揭示了電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的規(guī)律。(2)適用范圍：公式是由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的，只要是電流所產(chǎn)生的熱量，都可以利用這一公式進(jìn)行計(jì)算。知2－講感悟新知3.在純電阻電路中，電熱與電阻的關(guān)系(1)在只有R1

和R2

的串聯(lián)電路中，電熱與電阻成正比，即Q1

∶Q2=R1∶R2；(2)在只有R1

和R2

的并聯(lián)電路中，通電時(shí)間相同時(shí)，電熱與電阻成反比，即Q1∶Q2=R2∶R1。多用于定性比較兩用電器相同時(shí)間產(chǎn)生的熱量。知2－講感悟新知拓展延伸電功(或消耗的電能)與電熱間的關(guān)系：電功和電熱的計(jì)算公式分別為W=UIt、Q=I2Rt，均適用于所有電路。在純電阻電路中，由于電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，所以W=Q。在非純電阻電路中，電能只有一部分轉(zhuǎn)化為電熱，即W＞Q。感悟新知知2－練[中考·新疆]如圖4所示的電路中，R1=2Ω，R2=4Ω，閉合開關(guān)S后，電流表的示數(shù)為0.5A。求：例2感悟新知知2－練(1)電路的總電阻；解題秘方：本題用到串聯(lián)電路電阻的規(guī)律、歐姆定律公式和焦耳定律公式。(1)串聯(lián)電路的總電阻等于各分電阻之和，據(jù)此求出電路的總電阻。感悟新知知2－練解：由電路圖可知，R1、R2串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測電源電壓。(1)電路的總電阻R=R1+R2=2Ω+4Ω=6Ω。感悟新知知2－練(2)電壓表的示數(shù)；解題秘方：運(yùn)用歐姆定律公式變形得U=IR，可求出電壓表示數(shù)。解：電壓表的示數(shù)U=IR=0.5A×6Ω=3V。感悟新知知2－練(3)電阻R2

在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。解題秘方：運(yùn)用焦耳定律Q=I2Rt，可求出熱量的多少。解：t=1min=60s，電阻R2

在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=I2R2t=(0.5A)2×4Ω×60s=60J。感悟新知知2－練2-1.[中考·金昌]如圖5所示，電源電壓為9V且保持不變。閉合開關(guān)后，電流表A1

的示數(shù)為0.4A，電阻R2=15Ω。求：感悟新知知2－練(1)電流表A2的示數(shù)；

感悟新知知2－練(2)1分鐘內(nèi)，電阻R2上產(chǎn)生的熱量。解：1分鐘內(nèi)，電阻R2上產(chǎn)生的熱量Q2＝I22R2t＝(0.6A)2×15Ω×1×60s＝324J。感悟新知知2－練[中考·杭州]密閉房間里有一臺(tái)規(guī)格為“220V800W”的取暖器，閉合開關(guān)使其正常工作30min。例3解題秘方：緊扣取暖器消耗的電能W

與產(chǎn)生的熱量Q

間的關(guān)系。只有在純電阻電路中，電熱Q

和電功W

才相等。感悟新知知2－練(1)該取暖器消耗的電能為多少焦耳？解：正常工作30min取暖器消耗的電能為W=Pt=800W×60×30s=1.44×106J。感悟新知知2－練(2)若房間里空氣質(zhì)量為45kg，取暖器放出熱量的15%被空氣吸收，則房間里空氣溫度升高了多少攝氏度？［空氣的比熱為1000J/(kg·℃)］

感悟新知知2－練3-1.[中考·天津]額定功率為3000W的電熱水器正常工作時(shí)，把質(zhì)量為60kg的水從20℃加熱到70℃。已知c

水=4.2×103

J/(kg·℃)，不計(jì)熱量損失，求：感悟新知知2－練(1)水吸收的熱量。解：使水溫由20℃升高到70℃，水需要吸收的熱量為Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(70℃－20℃)＝1.26×107J。感悟新知知2－練(2)加熱所需要的時(shí)間。

知識(shí)點(diǎn)電熱的利用和防止知3－講感悟新知31.電熱器的工作原理：電流的熱效應(yīng)。2.電熱器的主要結(jié)構(gòu)：發(fā)熱體。發(fā)熱體是由導(dǎo)電性差、熔點(diǎn)高的電阻絲繞在絕緣體材料上做成的。其中，絕緣體材料可將電阻絲與電熱器的外殼隔開，防止觸電和漏電。知3－講感悟新知3.常見家用電熱器：電飯煲、電烙鐵、電烤箱等。4.電熱器的優(yōu)點(diǎn)：清潔衛(wèi)生；效率高；可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。5.電熱的危害(1)由于電流的熱效應(yīng)，會(huì)使用電器的溫度過高，加速絕緣材料的老化，甚至可能燒壞用電器。(2)造成電能輸送過程中的電能損失。知3－講感悟新知6.防止電熱危害的方法(1)安裝散熱風(fēng)扇；(2)安裝散熱片；(3)安裝散熱窗。知3－講感悟新知延伸拓展照明燈工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化：白熾燈工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，燈絲的溫度升高，達(dá)到發(fā)光的程度，因此，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。LED燈的原理與其不同，LED燈是利用半導(dǎo)體材料的特性，讓電能直接轉(zhuǎn)化為光能，不用先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。白熾燈將電能轉(zhuǎn)化為光能的大致比例為10%，一般節(jié)能燈的發(fā)光效率為30%，所以使用節(jié)能燈可大大節(jié)約電能。感悟新知知3－練下列情況中不屬于防止電熱危害的是()A.電視機(jī)的后蓋有許多孔B.電腦機(jī)箱內(nèi)有小風(fēng)扇C.電動(dòng)機(jī)外殼有許多散熱片D.家電長時(shí)間停用，隔一段時(shí)間應(yīng)通電一次例4感悟新知知3－練解題秘方：結(jié)合各種用電器具體作用來分析。解析：電視機(jī)上的散熱孔，電腦機(jī)箱內(nèi)的小風(fēng)扇，電動(dòng)機(jī)外殼上的散熱片，都可以加速散熱，從而防止電熱的危害。家電長時(shí)間停用，隔一段時(shí)間通電一次，是利用電熱驅(qū)潮，避免家用電器因受潮而損壞。感悟新知知3－練技巧點(diǎn)撥：熟悉各種常見用電器的作用，依據(jù)使用目的分析用電器工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化，進(jìn)而判斷該用電器是利用電熱還是防止電熱可能帶來的危害。答案：D感悟新知知