14.5焦耳定律课件2024-2025学年鲁科版（五四学制）九年级上册物理

第五节　焦耳定律 教材 任务驱动 典题 疑难突破 教材 任务驱动 一、电流的热效应 1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为__________的现象。  2.实验:探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关。 【实验方法】 (1)控制变量法:电流产生的热量与多个因素有关,因此在探究与某个因素的关系 时,需用控制变量法。 (2)转换法:通过________________的变化来显示电流通过导体产生热量的多少。  　内能　 　温度计示数　 【探究过程】 (1)探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系 实验 装置 实验现象 通电一段时间,B瓶中煤油温度变化比较大 实验结论 在__________和______________相同的情况下,电阻__________,这个电阻产生的热量越多  　电流　 　通电时间　 　越大　 (2)探究电流通过导体产生的热量与电流的关系 实验 装置 实验现象 通电一段时间后,电流大时,B瓶中煤油温度变化比较大 实验结论 在__________和通电时间相同的情况下,电流__________,这个电阻产生的热量越多  　电阻　 　越大　 【交流反思】 (1)实验中为什么选用煤油而不是水? 答:煤油的比热容小于水的比热容,在吸收的热量相同时,煤油的温度变化明显。 (2)探究电流产生的热量与电阻大小的关系时,为什么取质量相同的同种液体? 答:在误差允许的范围内,实验中液体吸收的热量Q吸与电热相等;由Q吸=cm(t2-t1)可知,只有取同种、质量相等的液体时,才能用温度计的示数变化来反映电流产生的热量的多少。 二、焦耳定律 1.内容:电流通过导体产生的热量跟__________________成正比,跟导体的______　 成正比,跟______________成正比。  2.公式:___________。  3.电功与电热:在消耗的电能W全部转化为内能Q的情况下,有Q=_______=　 ______。  　电流的二次方　 电阻 　通电时间　 　Q=I2Rt　 　W　 UIt　 释疑点　 (1)焦耳定律Q=I2Rt是由实验总结出来的,适用于任何电路。 (2)在纯电阻电路中,电能全部转化为内能,Q=W;在非纯电阻电路中,一部分电能转化为内能,Q<W。 三、电热的利用与防止 1.利用: (1)原理:电流的________效应。  (2)举例:______________、____________、____________、养鸡场的电热孵化器。  2.防止:____________、散热片、散热扇等方法加快散热。  　热　 　电热水器　 　电饭锅　 　电熨斗　 　散热孔　 典题 疑难突破 【重点一】 探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关 【典题1】(2024·钦州一模改编)小明和小芳用如图所示装置探究“电流产生的 热量与哪些因素有关系”的实验。 (1)小明猜想电流产生的热量与电阻大小有关,下列能支持他猜想的现象是___。  A.接线板上接入的用电器越多,接线板的导线越容易发热 B.电熨斗工作时发热明显,而与之相连的导线却几乎不热 B (2)如图实验装置通过比较U形管内_____________可以比较容器内电流产生热量 的多少。  (3)小芳用乙装置可探究电流产生的热量与__________的关系。将此装置接到电源 两端,通电一段时间,电流在________(选填“左”或“右”)侧容器中产生的热量较多。 如果乙装置中R3发生了断路,则与断路前相比较,通电相同时间,右侧U形管中液面 的高度差将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。  (4)通过实验可知,超导材料________　 (选填“能”或“不能”)作为电饭锅的 发热部件。  　液面高度差　 　电流　 　左　 　变大　 　不能 技法点拨　控制变量法的应用: (1)探究电流产生的热量与电阻的关系,需要控制电流和通电时间相同,所以将两个阻值不同的电阻串联在一起。 (2)探究电流产生的热量与电流大小的关系,需要控制电阻和通电时间相同,通过移动变阻器的滑片实现。 【变式1】(2023 ·九江质检)如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有 关”的实验装置。(乙装置中左端的电阻为R1,右端容器内的电阻为R2,容器外的电 阻为R3) (1)如图甲,两个容器中的电阻丝串联的目的是使通过两个电阻丝的________相同, 该装置可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, 与________(选填“左”或“右”)侧容器相连的U形管中液面的高度差大。  (2)这个实验中反映两个容器内电阻丝放出热 量的多少所应用的实验方法是____________。  　电流　 　电阻　 　右　 　转换法　 【变式1】(2023 ·九江质检)如图是“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有 关”的实验装置。(乙装置中左端的电阻为R1,右端容器内的电阻为R2,容器外的电 阻为R3) (3)采用图乙所示实验装置,可以得出结论:在电阻和通电时间相同时,______越大, 产生的热量越________(选填“多”或“少”)。  (4)如果乙装置中R3发生了断路,保证通电时间相同,与断路前相比较,则左侧U形管 中液面的高度差将__________(选填“变大” “变小”或“不变”)。  电流 　多　 　变小　 【重点二】焦耳定律公式的应用 【典题2】(2022·北部湾六地市中考改编) 如图所示,电源电压为9 V,电阻R1=10 Ω,闭合开关S时电阻R2两端电压为6 V。求: (1)电阻R1通电1 min产生的热量; (2)电阻R2通电1 min产生的热量; (3)电路通电1 min消耗的电能。 【解题指南】(1)分析电路结构:电阻R1和R2串联; (2)已知R1、U和U2,利用公式Q=t求出电阻R1通电1 min产生的热量;利用公式Q=U2It求出电阻R2通电1 min产生的热量;(3)电路消耗的总电能:W=Q=Q1+Q2。 解:(1)电阻R1和R2串联,R1两端电压:U1=U-U2=9 V-6 V=3 V, 电阻R1通电1 min产生的热量:Q1=t=×60 s=54 J。 (2)串联电路电流处处相等,所以I=I1=I2===0.3 A, R2通电1 min产生的热量:Q2=W2=U2I2t=6 V×0.3 A×60 s=108 J。 (3)电路通电1 min消耗的电能:W=Q=Q1+Q2=54 J+108 J=162 J。 　技法点拨　电功、电热计算公式的选择 类型 计算公式 纯电阻电路 Q=W=Pt=UIt=I2Rt=t 非纯电阻电路 Q=I2Rt,W=Pt=UIt,且Q<W 【变式2】(2023·盘锦中考)如图所示电路,电阻R1为10 Ω,电源电压为12 V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40 Ω。闭合开关S,求: (1)通过R1的电流; 解:(1)由图可知,R1与滑动变阻器R2并联,根据并联 电路的电压特点可知,R1两端的电压:U1=U2=U=12 V, 通过R1的电流:I1===1.2 A; 【变式2】(2023·盘锦中考)如图所示电路,电阻R1为10 Ω,电源电压为12 V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40 Ω。闭合开关S,求: (2)当干路电流为2 A时,滑动变阻器R2消耗的功率; 解:(2)根据并联电路的电流特点可知,当干路电流为 2 A时,通过滑动变阻器R2的电流:I2=I-I1=2 A-1.2 A= 0.8 A,滑动变阻器R2消耗的功率:P2=U2I2=12 V×0.8 A =9.6 W; 【变式2】(2023·盘锦中考)如图所示电路,电阻R1为10 Ω,电源电压为12 V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为40 Ω。闭合开关S,求: (3)整个电路在100 s内产生的最少热量。 解:(3)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据欧姆 定律可知,通过滑动变阻器的电流最小,通过滑 动变阻器的最小电流:I2小===0.3 A, 根据并联电路的电流特点可知,干路的最小电流:I小=I1+I2小=1.2 A+0.3 A=1.5 A, 整个电路在100 s内产生的最少热量:Q小=W小=UI小t=12 V×1.5 A×100 s=1 800 J。 【变式3】 (2024·西安质检)某品牌电动玩具警车的内部等效电路如图,电源电压为6 V,阻值为 2 Ω的警灯与线圈电阻为0.5 Ω的电动机串联。当玩具警车正常匀速行驶时,通过电 动机线圈的电流为1 A,则警灯两端的电压是_______V;2 min内电动机线圈产生的热 量是________J;2 min内电动机转化的机械能为_________J。  　2　 　60　 　420　 本课结束 $$