第18章 第4节 焦耳定律 -【名校培优课堂】2023-2024学年九年级下册物理同步课件PPT（人教版）

第4节 焦耳定律 第十八章 电功率 1 1．能通过生活实例，认识电流的热效应； 2．能在实验的基础上引出焦耳定律，会应用焦耳定律进行计算； 3．通过学习电热的利用和防止，学会辩证的看待问题。 学 习 目 标 2 新 课 引 入 爸爸根据什么道理判定小明是否看过电视？ 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。 电热器 水用管状电热器 热水器 饮水机 自 主 探 究 电熨斗 电烤箱 电炉 电烙铁 点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？ 一、电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。 提出问题：电流的热效应与哪些因素有关？ 导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？ （1）浴霸灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡下面非常热，电线却不怎么热，这是为什么？ （2）如果将小功率的浴霸灯泡换成大功率的浴霸灯泡，灯泡下面更热，这又是为什么？ （3）浴霸灯泡通电的时间更长，会产生更多的热量，这说明了什么？ 电阻不同 电流不同 时间不同 想想议议 导体的电阻 导体中电流 通电的时间 猜想： 影响电热大小的因素—— 想一想，我们应该采用什么样的研究方法？ 控制变量法 用电阻丝给密封容器里的空气加热，U形管中液面高度的变化反映空气温度的变化，进而比较电热的大小。 实验装置 设计实验： 由于电流通过用电器所产生热量的大小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？ 转换法 U形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。 目标：在电流相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？ 思考： ①实验设计中，怎样保证电流等大？ ②用什么仪器反映产生热量的多少？ 【演示实验1】 想想议议 ①电阻串联时电流相同。 ②U形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。 实验装置 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A ①看到了什么现象？ ②说明了什么结论？ 现象：I 相同时，R 大的一边液面升的高，即升温快，产生的热量多。 结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。 跟踪思考 思考：①此时，哪个电流小？为什么？②并联分流的电阻为什么要放在盒子外面? 让不同的电流流过相同的电阻，看效果会如何呢？ 【演示实验2】 ①右边的发热器热量少，因为并联的电阻分去一半的电流。②不让它产生的热量影响盒内的温度。 I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 现象：R相同时，电流 I 大的液面升高快，即产生的热量Q 多。 结论：在电阻和通电时间相同时，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。 跟踪思考 ①看到了什么现象？ ②说明了什么结论？ 通过以上实验你能总结出什么规律？ 结论1. 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。 结论2. 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。 结论3. 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。 　　焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。他用 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 Q = I ² R t 热量 电流 电阻 时间 J A Ω s 公式： 含义： 单位： 二、焦耳定律 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。 为什么用导线连接的电炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？ 因导线电阻很小（百分之几欧姆），而电炉电阻很大（几十欧姆到上百欧姆），串联时导线生热很微小，故感觉不热。 问题回扣 根据电功公式和欧姆定律推导焦耳定律。   所以 Q ＝W ＝ UIt ＝ I 2Rt 根据欧姆定律U ＝IR 又因为 W ＝ UIt  若电流做的功全部用来产生热量，即 Q ＝ W  Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×5×60 s = 6 480 J 　　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: 例题 I = 　 =　 　 = 0.6 A U R 36 V 60 Ω 由焦耳定律公式 　　额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，