18.4+焦耳定律+課件+2022-2023學(xué)年人教版九年級物理上冊

第四節(jié)焦耳定律生活中的物理用手摸一下電視機后蓋誰知道他爸爸是根據(jù)什么道理判定的嗎？

上周六，小剛同學(xué)的爸爸出門前囑咐他好好寫作業(yè)，不要看電視。當(dāng)爸爸回來時看到他在認(rèn)真寫作業(yè)，電視機也沒打開，很高興?？墒?，來發(fā)現(xiàn)小剛說了謊。生活中，許多用電器接通電源后，都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。電熱器水用管狀電熱器熱水器飲水機電熨斗電烤箱電烙鐵電爐一、電流的熱效應(yīng)電流通過導(dǎo)體時電能轉(zhuǎn)化為熱，這個現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。思考一下前面的這些用電器都有什么特點？電流還有磁效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)

通電后，這些用電器會發(fā)熱，為什么？點亮的燈泡過一會兒會燙手，說明什么？導(dǎo)線和電熨斗串聯(lián)，為什么電熨斗很熱而導(dǎo)線并不很熱？說明什么？一、電流的熱效應(yīng)：電流通過導(dǎo)體時，電能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這個現(xiàn)象叫電流的熱效應(yīng)。電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)？實驗方法:現(xiàn)象三：電爐絲通電能產(chǎn)生熱。猜想一：電阻絲產(chǎn)生的熱量同通電時間有關(guān)。猜想二：導(dǎo)體通電時產(chǎn)生的熱量多少與導(dǎo)體的電阻大小有關(guān)?，F(xiàn)象一：電阻絲通電的時間越長產(chǎn)生的熱量越多。事實二：電阻絲的材料是鎳鉻合金絲，導(dǎo)線材料是銅。猜想三：電阻絲產(chǎn)生的熱量同電流有關(guān)控制變量法我的猜想猜想：與電阻、電流、時間

有關(guān)比較兩個U形管中液面高度的變化電流相同（串聯(lián)），時間相同，電阻不同條件：現(xiàn)象：右邊高度差是左邊的兩倍結(jié)論：在通電電流和通電時間相同的條件下，電流產(chǎn)生的熱量與電阻成正比。探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系R1=5ΩR2=10ΩA轉(zhuǎn)換法比較兩個U形管中液面高度的變化電阻相同，時間相同電流不同（2倍）條件：現(xiàn)象：左邊高度差是右邊的4倍結(jié)論：在電阻和通電時間相同的時，電流產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比。探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系10Ω10Ω10ΩI=2I1IAR=10ΩR10ΩR=10ΩI1焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英國物理學(xué)家。用

近40年的時間做了400多次實驗，

研究熱和功的關(guān)系。通過大量的實

驗，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

時間的關(guān)系。焦耳Q=I

2Rt熱量電流電阻時間JAΩS公式：意義：單位：二、焦耳定律：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，跟通電時間成正比。1.探究電流的熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系時，為什么要控制電流和通電時間相同，這是什么實驗方法？提示：因為電流、通電時間和電阻都影響電流熱效應(yīng)的大小，為了找出電流熱效應(yīng)跟電阻的關(guān)系，應(yīng)保持電流和通電時間相同，只改變電阻.這是利用控制變量法.2.研究電流通過導(dǎo)體放出的熱量與電阻的關(guān)系時，怎么保證通過兩段電阻絲的電流和通電時間相同？提示：通過把甲、乙電阻絲串聯(lián)在電路中來實現(xiàn).3.如何比較電流通過導(dǎo)體放出的熱量的多少？這是什么實驗方法？提示：采用轉(zhuǎn)換法.產(chǎn)生熱量的多少通過燒瓶中煤油的溫度變化(溫度計的示數(shù)變化)來比較.4.能否選用兩段阻值相差不大的電阻絲？提示：不能.產(chǎn)生熱量相差不大，效果不明顯.純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路：電流通過導(dǎo)體時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而沒有同時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量,那么電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W，即

Q=W=UIt再根據(jù)U=IR代入得Q=I2Rt如：電暖器，電飯鍋，電爐子等。非純電阻電路：電流通過導(dǎo)體時，電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能，例當(dāng)電扇工作時，消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為電機的機械能：此時

W=Q+W機電能→內(nèi)能+機械能

W＞Q熱純電阻電路:

電能→內(nèi)能

QI2Rt

WUIt=I=U/RM非純電阻電路:電能→內(nèi)能+其它形式的能WW

-QQUIt

I2RtI＜U/R說明：歐姆定律不適用于非純電阻電路?。局改扯坞娐吩谀扯螘r間內(nèi)消耗的全部電能!

指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!純電阻電路:

非純電阻電路:電能→內(nèi)能電能→內(nèi)能+其它形式的能

QI2Rt

WUIt=I=U/R電功=電熱：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R電功率=熱功率：P=P熱

=UI=I2R=U2/RMWW

-QQUIt＞I2RtI＜U/R電功：W=UIt電熱：Q=I2Rt電功率：P=UI熱功率：P熱=I2R例1.一根60?的電阻絲接在36V的電源上,在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？解：通過電阻絲的電流為：電流產(chǎn)生的熱量為：Q=I2Rt=(0.6A)2×60?×5×60s=6480J還有其他方法嗎？U2Q=W=__Rt=焦耳定律的理論推導(dǎo)

電流通過導(dǎo)體時，如果消耗電能全部轉(zhuǎn)化為熱（即只發(fā)熱），而沒有轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，那么，電流產(chǎn)生的熱量Q就等于消耗的電能W。Q=W

(只發(fā)熱）

適用于純電阻電路（只發(fā)熱）不適用于電動機（還發(fā)風(fēng)）=Pt=UIt=IR×It=I2Rt例2.家用電風(fēng)扇正常工作時電流為0.3A,電阻等效為200?，求在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？消耗的電能？轉(zhuǎn)化的機械能是多少？效率呢？解：消耗的電能（總的）為：電流產(chǎn)生的熱量為：

Q=I2Rt=(0.3A)2×200?×300s=5400JW=UIt=220V×0.3A×300s=19800J機械能(有用）：19800J-5400J=14400J效率=有用/總的：=14400J/19800J=72.7%二、電熱的計算1.消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的用電器(純電阻電路)，消耗的電能等于放出的熱量，即I2Rt=Q=W=Pt=UIt在實際問題中主要涉及電爐、電飯鍋、電烤箱等電熱器.2.比較導(dǎo)體放出熱量多少.(1)在電流相同時，根據(jù)Q=W=I2Rt，電阻越大，相同時間內(nèi)放出的熱量越多；(2)在電壓相同時，根據(jù)電阻越小，相同時間內(nèi)放出的熱量越多.(1)在并聯(lián)電路中，電阻兩端的電壓相同，電熱功率:(2)在串聯(lián)電路中，通過電阻中的電流相等，電熱功率考考你電爐絲和導(dǎo)線通過的電流相同。為什么電爐絲熱的發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱？原因：導(dǎo)線與電熱絲串聯(lián)，電流、時間都相同，導(dǎo)線電阻遠(yuǎn)小于電爐絲電阻，依Q=I2Rt所以導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量少。額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟桑娮柙酱?，單位時間內(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：前者說電阻越小，正常工作時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電壓相同；而后者說，電阻越大，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多，前提條件是電流相同，兩者并不矛盾。所以我們在應(yīng)用公式時應(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加熱電熱器的優(yōu)點:清潔衛(wèi)生，沒有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。電熱的利用和防止電熱器:主要部分——發(fā)熱體工作原理：電流熱效應(yīng)

飲水機電熨斗電烤箱熱水器電烙鐵電爐很多情況下我們并不希望用電器的溫度過高。如：電視機的后蓋有很多孔，為了通風(fēng)散熱；電腦運行時要用微型風(fēng)扇及時散熱等等。2．電熱的危害2、防止電熱的危害將用電器燒壞使絕緣材料老化散熱孔防止措施：散熱片設(shè)法散熱如：風(fēng)扇

計算機、電視機等用電器也都是考慮散熱，它們的機殼上都有散熱孔.電熱的防止1.電流的熱效應(yīng)是電流通過導(dǎo)體時_____轉(zhuǎn)化成____的現(xiàn)象。電熱器是利用電流的_______制成的加熱設(shè)備。電能熱能2.“在研究電流產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系”的實驗中，應(yīng)保持_____、_____一定，用__________改變電阻絲的電流。熱效應(yīng)電阻時間滑動變阻器鞏固練習(xí)3.一根100Ω的電阻絲通過的電流是2A，它的電功率是____W，通電1min時產(chǎn)生的熱量是_______J。400240004、一個電熱器，當(dāng)通過它的電流是2A時，每min產(chǎn)生2.64×104J熱量．求該電熱器的電功率和它工作時的電阻值．5.兩個電熱器的電阻之比為4︰3，通過相同的電流，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為_____；若兩個電熱器的電阻相同，通過的電流強度為1︰3，在相等的時間里產(chǎn)生的熱量之比為______。4︰31︰96．當(dāng)0.2安的電流通過一金屬線時產(chǎn)生的熱量為Q1，若使通過的電流增加到0.4安時，在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q2，那么Q2是