18.４ 焦耳定律2023-2024学年人教版物理九年级全一册

- 18.4 焦耳定律 - 思考一下 火柴为什么会被点燃呢？ 电能 内能 新课引入 新课引入 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。 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 ①可能与电阻有关。电阻越大，电流通过导体产生热量越多。 ②可能与电流有关。电流越大，电流通过导体产生热量越多。 猜想与假设 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。 控制变量法 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 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？ 电流产 生的热量 (Q放) 盒内空气吸收的热量(Q吸) 热膨胀 增大的体积(ΔV) 液面高度差(Δh) 转换 热传递 可以用U形管两侧液面的高度差表示电流通过导体产生的热量。 焦耳定律演示器 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 【实验1】探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系 将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路，并且使用稳定电源。闭合开关，通电一段时间，观察U形管液面高度差的变化。 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 控制变量法 控制电流，通电时间一定 Δh1 Δh2 R/Ω 5 10 Δh 较小 较大 结论：电流通过导体产生的热量跟电阻有关。在电流和通电时间一定时，电阻大，液面高度差大，产生的热量多。 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 【实验2】探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系 将三个阻值相同的电阻串、并联接入电路，并且使用稳定电源。并联一个相同电阻，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，从而使通过两个容器中电阻的电流不同，闭合开关，通电一段时间，观察U形管液面高度差的变化。 I = 2I1 I A R = 10 Ω R = 10Ω R =10Ω I1 控制变量法 控制电阻，通电时间一定 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 电流 较大 较小 Δh 较大 较小 Δh1 Δh2 结论：电流通过导体产生的热量跟电流有关。在电阻和通电时间一定时，电流大，液面高度差大，产生的热量多。 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 【实验3】探究电流通过导体产生的热量跟通电时间的关系 闭合开关，通电一段时间后，观察同一个密封盒U形管液面的高度差的变化。 Δh 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 Δh Δh 通电时间 较长 较短 Δh 较大 较小 结论：电流通过导体产生的热量跟通电时间有关。，通电时间，液面高度差大，产生的热量多。 一、电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关 二、焦耳定律 电流通过导体产生的热量 电流 电阻 通电时间 焦耳 大量实验表明： 电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间有关。电流越大、电阻越大、通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 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.表达式： Q＝I2Rt 二、焦耳定律 Q—电热—焦耳(J) I—电流—安培(A) R—电阻—欧姆(Ω) t—通电时间—秒(s) 公式的理论推导： 当电流通过导体做功时，如果电能全部转化为内能(即只发热)，而没有转化成其他形式的能量，则电流产生的热量Q 就等于电流做的功(消耗的电能)W。 Q = W = I2Rt ·It =UIt = IR ②当电流通过某些用电器时，电能主要转化为其他形式得能量，只有少部分转化为内能，即Q＜W。 W总＝UIt =W机械能+Q热量 二、焦耳定律 【例】一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量？ 解： I= =　　　= U R 36V 60Ω 0.6A Q＝I2Rt 由 得 Q＝I2Rt＝（0.6A）2×60Ω×5×60s ＝6480J 答：在5min内共产生多6480J热量。 课堂练习 1.电热的利用 加热 利用电热孵化器孵小鸡 电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体。 三、电热的利用和防止 2.电热的防止 为了防止用电器温度过高，必须通风散热。 散热窗 电脑工作时，CPU等部件的温度也会升高，需要安装散热窗、使用微型风扇及时散热。 三、电热的利用和防止 电流的热效应 焦耳定律 电热的利用和防止 焦耳定律 特征：电流通过导体会发热 探究电流热效应跟哪些因素有关 表述：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。 公式： Q = I2Rt  Q = I2Rt 的推导公式的应用 应用：电热器。 防止：散热器等。 课堂小结 课堂练习 1．将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电风扇