18.4焦耳定律 -2023-2024学年人教版物理九年级上学期

第4节 焦耳定律 1 2 教学目标 3 能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。 能通过生活实例，认识电流的热效应。 通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。 电热器 热水器 电熨斗 饮水机 电能转化为内能 生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。 电流的热效应 1 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应 电流通过导体产生热的多少跟 什么因素有关？ 导线和电热丝串联，但是电热丝很热而导线并不很热？说明什么？ ①可能与电阻有关。电阻越大，电流通过导体产生热量越多。 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? ②可能与电流有关。电流越大，电流通过导体产生热量越多。 ③可能与通电时间有关。通电时间越长，电流通过导体产生热量越多。 思考 猜想与假设 控制变量法 思考：热量的多少不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？ U形管中液面高度差越大 电流产生热量越多 转换法 U型管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。 实验1：研究电热与电阻关系 　　在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 使____ 和 ______ 相同、 ____ 不同 电流 通电时间 电阻 使____ 和 ______ 相同、 ____ 不同 　在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 实验2：研究电热与电流关系 电流 通电时间 电阻 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 I = 2I1 实验3：研究电热与通电时间关系 　　在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越大，这个电阻产生的热量越多。 使 和 相同、 不同 电流 通电时间 电阻 　　焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。 焦 耳 　　1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 　　2．公式　　 二、焦耳定律 Q = I ² R t 热量 电流 电阻 时间 J A Ω S 适用于任何情况下的电热计算 答：因为导线和电炉丝是串联的，Ｉ线=Ｉ电炉丝 R电炉丝＞R导线，由焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同时间内电流通过电炉丝产生的热量大，因此电炉热得发红而导线却几乎不发热。 电炉丝 导 线 导线和电热丝串联，但是电热丝很热而导线并不很热？说明什么？ Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s= 6 480 J 1.一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 解: I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 2.如图所示的实验装置，是用来探究电流通过导体产生的热量与　 　的关系，通电一段时间后，电阻丝　 　产生的热量较多，若通过R1的电流为1 A，通电时间为10 s时，R1产生的热量为　 　J．  　50　 　R2　 　电阻　 ·物理 3.电阻丝R1的阻值为20 Ω．当开关S闭合后，电压表的示数为4 V，电流表的示数为0.4 A．求通电10 s电阻丝R1产生的热量．   ·物理 三、电能和电热关系 纯电阻电路 电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能 。 Q=W ·物理 三、电能和电热关系 纯电阻电路 Q放= W总=Pt=UIt= =I2Rt U2 R t ·物理 非纯电阻电路 电能=机械能+内能 W总＝UIt =W机械能＋Q热量 ·物理 例：一根10Ω 的电阻丝接在3V 的电源上，在1min 内共产生多少热量？ 解法1： 解法2： 解法3： 20 电热的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。 1．电热的利用 用来加热 四、电热的利用和防止 电熨斗 电热水器 电烤箱 电褥子 电烙铁 电饭锅 电热的利用 　　很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 2．电热的危害 1. 电热的计算公式Q = = =