18.4 焦耳定律 课件 2023-2024学年物理人教版九年级全一册

焦耳定律 第4节 第十八章　电功率 1.指出下列用电器工作时的能量转化。 (1)电饭锅： 能转化为 能。 (2)电动车： 能转化为 能。 (3)电视机： 能转化为 能。 电 内 电 机械 电 光 温故知新 2.我们看到取暖器电热丝逐渐发红变亮，产生热量而导线却不怎么热，为什么呢？ 提示　电热丝与导线串联，电热丝与导线中的电流大小相等，而电热丝的电阻远大于导线的电阻，在电流和通电时间一定时，电阻越大产生的热量越多，所以电热丝比导线热。 一、电流的热效应 1.提出问题：生活中很多用电器，例如取暖器，通电以后会产生热量。这是电流的哪种效应？ 电流通过导体时产生热量的多少跟哪些因素有关？请同学们提出合理猜想。 提示　电流通过导体时，导体要发热，电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。电流通过导体时产生热量的多少与电流的大小，电阻的大小，通电时间的长短等因素有关。 合作探究 2.设计实验 (1)通过我们的猜想电流产生的热量可能与多个因素有关，应该采用什么探究方法？ 提示　控制变量法 (2)有两种比较电流产生热量的方案如图，你选哪种？说出你的理由。 方案一：电阻丝加热密封容器中的空气， U形管中液面形成液面差，液面差越大，产生的热量越多。 方案二：烧瓶内装有煤油，电阻丝产 生热量会使温度升高，用温度计测量 温度；温度越高，产生的热量越多。 提示　方案一，加热空气比加热煤油快，便于观察节约时间。 3.进行实验 实验一：探究产生热量Q与电阻R的关系 (1)当探究产生热量Q与电阻R的关系时，如何控制变量呢？一个10 Ω、两个5 Ω的电阻丝，我们怎么选？ 提示　应让电流、通电时间一样，改变电阻的大小；选一个5 Ω和一个10 Ω的电阻。 (2)怎样控制通过两个电阻的电流、通电时间一样？ 提示　将两个电阻串联。 (3)实验时观察哪边电阻的液面差明显？能否说明哪边电阻产生的热量多？ 可以得到什么结论？ 提示　10 Ω的电阻液面差大　电阻大的产生热量多 结论：当通过导体的电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。 实验一：探究产生热量Q与电阻R的关系 实验二：探究产生热量Q与电流I的关系 (1)当探究产生热量Q与电流I的关系时，如何控制变量呢？ 提示　让电阻、通电时间一样，改变通过电阻的电流大小 (2)有10 Ω、5 Ω的电阻丝若干，我们怎么选？请设计电路图并说明为什么这样设计。 提示　选三个相同的电阻丝，两个电阻丝并联后再和第三个串联如图。既能控制电阻和通电时间相同，又能控制通过电阻的电流不同。 (3)进行实验观察到什么现象？说明什么问题？可以得到什么结论？ 提示　实验现象：左边液面差明显　电流大的产生热量多 结论：当导体的电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，电流产生的热量越多。 实验二：探究产生热量Q与电流I的关系 实验三：探究产生热量与通电时间的关系 在电流、电阻一定的情况下，通电时间越长，液面差越大。 结论：在电流一定的情况下，通电时间越长，电流产生的热量越多。 4.实验结论：当电流通过导体时，电流越 、电阻越 、通电时间越 ，产生的热量越多。 大 大 长 实验三：探究产生热量与通电时间的关系 二、焦耳定律 阅读教材第100～101页，完成以下内容。 1.焦耳通过大量的实验精确确定了焦耳定律。请你推导出电流通过导体消耗的电能全部转化为内能时产生的热量Q与电流I、电阻R、时间t的关系。并写出每个物理量对应的国际单位。 提示　电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能，等于电流所做的功W，即Q＝W＝UIt。根据欧姆定律得，U＝IR，联立可得，Q＝I2Rt。 Q的国际单位为焦耳(J)，I的国际单位为安培(A)，R的国际单位为欧姆(Ω)，t的国际单位为秒(s)。 2.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，这是怎么回事？ 提示　灯泡的额定电压相同，正常工作的时间相同，根据Q＝W＝ 可知，电阻越小，产生的热量越多，其前提条件是电压相同；电流相同，正常工作的时间相同，根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，产生的热量越多，其前提条件是电流相同；所以，在各自的前提条件下，两种说法都是正确的，并不矛盾。 三、电热的利用和防止 阅读教材第101页，完成以下内容。 1.生活中我们是如何利用电热的？ 提示　生活中和许多产业中都要用到电热。家里的电熨斗、电饭锅、电热水器等都是利用电热的电器。 2.有时电热会给我们造成什么危害？我们又是如何防止的呢？ 提示　电热过多