6.3焦耳定律 --2023-2024学年教科版物理九年级上学期

第3节 焦耳定律 教科版·九年级物理上册 情景导入 长时间使用手机等电子产品，会发现它们会发烫。 玩游戏的时候手机更烫 情景导入 这种电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。 电流通过灯泡的灯丝时，灯丝变得灼热而发光。 1.电流的热效应与什么因素有关 通过灯泡的电流越大，灯泡越亮，手触摸时也越烫。 用热得快烧水时，热得快很热而导线不热。 猜想与假设 1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大。 2.可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大。 3.可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大。 设计实验 探究一个物理量与多个因素之间的关系，运用控制变量法 （1）制作3个如图所示的“灯泡”，其内金属丝分别选用电阻值相同的镍铬合金丝2条和电阻值不同的镍铬合金丝1条。 （2）瓶盖中间打一孔，插入带红色液柱的细玻璃管。 （3）给金属丝通电，观察细玻璃管中红色液柱的上升情况，比较电流通过镍铬合金丝产生的热量。 转化法 玻璃瓶的规格一致，且要密封好 玻璃管应细些，这样玻璃瓶内气体膨胀一样的体积，液柱上升得高，便于观察比较。 进行实验 按如图所示电路图连接电路，观察电流相同时，产生的热量与电阻大小的关系。 实验现象：电阻大的“灯泡”红色液柱升高得快。 阻值较大的镍铬合金丝产生的热量多 R1 R3 按如图所示电路图连接电路，观察电流不同时，产生的热量与电流大小的关系。 实验现象：电流大的“灯泡”红色液柱升高得快。 通过电流较大的镍铬合金丝产生的热量多 实验表明：在相等时间内，电流相同时，电阻较大的导体比电阻较小的导体产生的热量多；电阻相同时，电流较大的电阻比电流较小的电阻产生的热量多。 怎么利用电功关系进行理论探究？ 理论推导 ∙ 电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即： 由公式可知：在电流I相同的情况下，电阻R越大，产生的热量越大。与上面的实验探究一致。 2.焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流通过导体产生的热量(电热)与电流、电阻和通电时间的关系。 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。 公式： Q=I2Rt 2.焦耳定律 焦耳定律是由实验总结出来的，只要有电流通过导体，就可以用它来计算所产生的热量。 无论是串联电路还是并联电路，电路产生的总热量一定等于各用电器产生的热量之和，即 Q总=Q1+Q2+…+Qn。 电功和电热的区别和联系 电功W：电流所做的功 电热Q：电流通过导体时所产生的热量 纯电阻电路（电流所做的功全部转化为电热） 非纯电阻电路（电流所做的功部分转化为电热） W = Q W > Q 3.电流热效应的应用和危害 在生活和生产中，许多地方要利用电热。 但是，也有很多情况我们并不希望导体的温度过高，要设法减少电热。 输电线常采用铝线或铜钱作为芯钱，是为了减小电热造成的能量损耗。 在各种电器的线路板中、用铜箔或银箔作导线，可减小导线电阻，避免电器温度过高。 防止：①减少产生的热量，如缩短通电时间等。②及时散热，如电视机外壳的散热孔、电动机外壳上的翼状散热片、计算机内的散热风扇等，都是为了散热降温。 课堂小结 1.电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。 2.焦耳定律：Q = I2Rt 3.电流热效应的利用和危害 例1.下列用电器主要利用电流热效应工作的是（ ） A.电饭煲 B.电视机 C.洗衣机 D.油烟机 A 例2. 用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。 (1)实验中通过观察___________ ______来比较电流产生的热量的多少。 温度计的 示数 (2)若R甲>R乙，则产生热量多的是____(选填”甲”或 “乙”)瓶。 甲 例2. 用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。 (3)实验结论是_______________________________ ____________________。 (4)该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与_________的关系。 大，产生的热量越多 在电流、通电时间一定时，电阻越 电流大小 例3. 最先精确地确定了电流通过导体产生的热量(电热)与电流、电阻和通电时间关系的物理学是_______;将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5 min内产生的热量为______J。 焦耳 270 例4. 如图所示的电路中，电源电压恒为9 V ，灯泡L的规格为“6 V