滬粵版九年級物理 15.4 探究焦耳定律（學習、上課課件）

15.4探究焦耳定律第十五章電能與電功率逐點導講練課堂小結(jié)作業(yè)提升課時講解1課時流程2影響導體放出熱量多少的因素焦耳定律電流熱效應的利用與控制知識點影響導體放出熱量多少的因素知1－講1實驗探究：通電導體放出的熱量跟哪些因素有關(guān)。猜想與假設：結(jié)合生活經(jīng)驗，電流產(chǎn)生的熱量可能與通電時間、電流、電阻有關(guān)。實驗方法：(1)電流產(chǎn)生的熱量可能與多個因素有關(guān)，需利用控制變量法設計實驗。知1－講(2)如圖1所示，把導體放出的熱量轉(zhuǎn)換為煤油吸收的熱量來表示。而煤油吸熱升溫，所以可通過溫度計升高的示數(shù)來顯示導體產(chǎn)生熱量的多少，溫度計升高的示數(shù)越多，說明產(chǎn)生的熱量越多。知1－講方法點撥在錐形瓶中放入等量的煤油，在該實驗中的設計意圖(1)在不計熱量損失的情況下，電流通過電阻絲產(chǎn)生的熱量全部被煤油吸收，由Q＝cmΔt可知，在c、m一定的情況下，可以通過Δt(溫度計的示數(shù)變化)來間接反映電流產(chǎn)生熱量的多少。(2)采用煤油而不是水是因為煤油的比熱容較小，在吸收相同熱量時，煤油的溫度變化大，易于觀察。知1－講實驗一：探究導體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系。1.實驗設計：要探究導體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)，應控制通電時間、電流不變，改變電阻。根據(jù)串聯(lián)電路的特點，可選取兩根阻值不同的電阻絲串聯(lián)接入電路，以保證電流和通電時間相同，所以實驗裝置圖和電路圖如圖2所示。知1－講2.進行實驗(1)按照設計好的電路圖連接電路。(2)閉合開關(guān)，保持電路中的電流大小不變，每隔1min記錄一次溫度計的示數(shù)，并填寫到設計好的表格中。時間/min012345溫度/℃R1＝5Ω101214161820R2＝10Ω101418222630知1－講3.

分析與論證分析表中實驗數(shù)據(jù)得到：當電流和通電時間一定時，導體的電阻越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。知1－講思想方法轉(zhuǎn)換法：電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少不容易通過工具直接測量，需要將其轉(zhuǎn)換為容易觀察的現(xiàn)象或容易測量的物理量。如圖3所示，根據(jù)“氣體熱脹冷縮”的原理，可以通過液柱的高度差或氣球的膨脹程度來顯示電流產(chǎn)生熱量的多少。知1－講實驗二：探究導體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。1.實驗設計：要探究導體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)，應控制通電時間、電阻不變，改變電流的大小。實驗裝置圖和電路圖如圖4所示。知1－講2.進行實驗(1)按照設計好的電路圖連接電路。(2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，保持電路中的電流大小為0.2A不變，每隔1min記錄一次溫度計的示數(shù)，并填寫到設計好的表格中。知1－講(3)取質(zhì)量、初溫都與上述實驗相同的煤油，按設計好的電路圖連接電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，保持電路中的電流大小為0.4A不變，每隔1min記錄一次溫度計的示數(shù)，并填寫到設計好的表格中。時間/min012345溫度/℃電流I1＝0.2A101214161820電流I2＝0.4A101826344250知1－講3.分析與論證分析表中實驗數(shù)據(jù)得到：當電阻和通電時間一定時，通過導體的電流越大，導體產(chǎn)生的熱量越多。從實驗一和二中可以看出：當電阻和電流一定時，通電時間越長，產(chǎn)生的熱量越多。綜上所述：通電導體產(chǎn)生的熱量跟導體的電阻、導體中的電流以及通電時間有關(guān)。知1－練例1[鶴山期末]如圖5是探究影響電流產(chǎn)生熱量的因素的實驗裝置。在兩個相同的燒瓶中裝滿初溫相同的煤油，插入兩支相同的溫度計，瓶中電阻絲為定值電阻，其關(guān)系為R甲＞R乙。知1－練解題秘方：探究電熱影響因素時，運用串聯(lián)電路的電流相等來控制電流和通電時間相同。通過相同的燒瓶裝相同的液體來比較產(chǎn)生電熱的多少。知1－練(1)實驗中，通過觀察__________________來判斷電流通過導體產(chǎn)生熱量的多少。解析：根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，實驗中，我們通過溫度計升高的示數(shù)反映導體產(chǎn)生熱量的多少。溫度計升高的示數(shù)知1－練(2)閉合開關(guān)一段時間，觀察到甲瓶中煤油的溫度高于乙瓶中煤油的溫度。這表明在________________相同時，_______越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。解析：兩個電阻絲串聯(lián)，通電時間和電流相同，電阻絲的阻值不同，閉合開關(guān)一段時間，電阻絲R甲的阻值大，甲瓶中煤油的溫度高于乙瓶中煤油的溫度，這說明甲瓶中產(chǎn)生的熱量多，故結(jié)論為在電流和通電時間相同時，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。電流和通電時間電阻知1－練(3)實驗探究過程中用到的物理研究方法是______法和_________法。解析：實驗中采用的方法是轉(zhuǎn)換法和控制變量法。轉(zhuǎn)換控制變量知1－練1.[中考·沈陽]如圖是探究“電流通過導體時產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實驗裝置，透明容器A和B中密封著等質(zhì)量的空氣，U形管中液面相平。知1－練(1)將兩容器中的電阻絲R1和R2串聯(lián)起來接到電源兩端，通電一段時間后，觀察比較兩個裝置中U形管液面高度差的大小關(guān)系，來探究電流通過導體產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系。電阻大小知1－練(2)實驗中如果單獨觀察R1或R2所在裝置，會發(fā)現(xiàn)隨著通電時間的增加，U形管中液面的高度差增大，這表明在電阻和電流不變時，通電時間越長，電流通過導體產(chǎn)生的熱量越______。多知2－講知識點焦耳定律2

知2－講

知2－講拓展延伸電功(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。知2－練[中考·安徽]在某汽車尾部的擋風玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為12Ω的電阻絲并聯(lián)而成，簡化結(jié)構(gòu)如圖6所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min，產(chǎn)生的總熱量為______J。例23600知2－練解題秘方：解答本題用到并聯(lián)電路電阻的規(guī)律、歐姆定律公式和焦耳定律公式。

知2－練2.[中考·金昌]如圖所示，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：(1)電流表A2的示數(shù)。(2)1分鐘內(nèi)電阻R2上產(chǎn)生的熱量。知2－練知2－練知3－講知識點電流熱效應的利用與控制31.電流的熱效應(1)定義：導體中有電流通過時會發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應。(2)實質(zhì)：電流通過導體發(fā)熱的過程就是電流做功的過程，即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。知3－講2.電熱器主要利用電流的熱效應工作的裝置稱為電熱器。3.電熱的利用電流的熱效應在科研、生產(chǎn)、生活中被廣泛應用，日常生活中電熱器就是利用電流的熱效應工作的，如孵化器、電烤箱、電熱毯等。4.電熱的防止電熱會使用電器溫度過高，影響用電器的工作、使用壽命，甚至損壞用電器，這就需要散熱。因此很多用電器上采用裝有散熱孔、散熱風扇等方法散熱。知3－講技巧點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的能量轉(zhuǎn)化，進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。知3－練下列現(xiàn)象或裝置，利用了電流熱效應的是()①電視機后蓋有許多小孔；②電動機外殼上裝散熱片；③長期不用的電視機隔一段時間通電一次去潮濕；④白熾燈；⑤電腦機箱里裝有小風扇；⑥電暖手寶。A.①②⑥B.①②⑤C.③④⑥D(zhuǎn).②③⑥例3知3－練解析：電視機后蓋有許多小孔、電動機外殼上裝有散熱片、電腦機箱里裝有小風扇都是為了散熱，故①②⑤不符合題意；長期不用的電視機，隔一段時間通電一次，利用電熱給電視機驅(qū)潮，故③