18.4 焦耳定律（教学课件）——2024-2025学年初中物理人教版九年级全一册

人教版初中物理九年级全一册 第4节 焦耳定律 第十八章 电功率 目录 新课导入 新课教学 01 02 经典例题 课堂练习 03 04 课前导入 　　小明趁爸爸、妈妈不在的时候偷偷看电视，然后在爸爸、妈妈回来之前把电视关掉，做到神不知鬼不觉。可是，聪明的妈妈每次回到家里只要摸一下电视，就知道小明有没有看电视。 　　请问：小明的妈妈是怎么知道的呢？ 电视机工作时会发热！ 1.能通过生活实例，认识电流的热效应。 2.经历科学探究过程，在实验的基础上引出焦耳定律，并会用焦耳定律进行计算。 3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地去看待问题。 新课教学 01 一、电流的热效应 阅读课本P99页内容，回答问题。 电热水器 电炉 电烤箱 电饭锅 问题：这些家用电器的共同特点是什么？ 共同特点是：电流通过导体时，电能要转化为热能，电器的内能增大。 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。 ①导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？ ②点亮的白炽灯泡过一会儿会烫手，说明什么？ 根据事实，作出猜想： 事实1：时间越长，电熨斗和灯泡产生的热量越多。 猜想1：导体产生的热量可能与______________有关。 事实2：电熨斗发热，而跟电熨斗相连的导线却不太热。 猜想2：导体产生的热量可能与______________有关。 事实3：电源被短路时电池过热容易被烧坏。 猜想3：导体产生的热量可能与______________有关。 电流大小 通电时间长短 电阻大小 控制变量法 设计电路图： I = 2I1 I A R1 = 5 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω I1 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 电热与电阻的关系 电热与电流的关系 密封等量的空气，受热膨胀 产生的热量越多，空气膨胀越厉害，液面越高 电阻丝通电产生热量 实验装置 影响产生电热与电阻的关系 探究电热与电阻的关系时，应控制_________________相同。 电流、通电时间 观察到什么实验现象？说明了什么？ 　　电阻大的液面升高的高度更高。 　　说明其他条件相同时，电阻越大，产生的热量越多。 影响产生电热与电流的关系 探究电热与电流的关系时，应控制_________________相同。 电阻、通电时间 　　电流大的液面升高的高度更高。 　　说明其他条件相同时，电流越大，产生的热量越多。 观察到什么实验现象？说明了什么？ 实验中随着时间的增长，液面是怎样变化的？说明了什么？ 液面升高的高度越来越高，说明通电时间越长，产生的热量越多。 电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间有什么定量关系呢？ 二、焦耳定律 阅读课本P100页“焦耳定律”内容，思考问题。 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于电流、电阻和通电时间的关系。 问题1：与同学分享你对“焦耳定律”的理解。 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。公式：Q = I2Rt。 电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q= W = Pt = UIt = IR·It = I2Rt。 问题2：电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？ 电线和电炉串联，通过它们的电流是一样的，而电炉的电阻比电线的电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同时间内电流通过电炉产生的热量比通过电线产生的热量大，因此电炉热而电线却不热。 2．公式： Q = I 2Rt 　　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。 3. 单位： I 表示电流，单位是安培（A） R 表示电阻，单位是欧姆（Ω） t 表示时间，单位是秒（s） Q 表示热量，单位是焦耳（J） 1焦耳=1安2×1欧×1秒 1．内容： 电热和电功的关系 （1）电功与电热的区别 电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。 两者表示的意义不同，是两个不同的概念。 电热和电功的关系 （2）电功与电热的联系 ①纯电阻电路 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即Q=W Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt 上述公式适用于纯电阻电路。如电炉、电热器、电熨斗等。 电热和电功的关系 ②非纯电阻电路 在该类电路中，当电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能 。 此时电能=内能+机械能 ，所以Q＜W。 例如：当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能，有少部分转化为内能发热。 W总＝UIt =W机械能＋Q热量 推导公式 电功 电功率 焦耳定律 适用条件 基本公式 W=UIt P=UI Q=I2Rt 普遍适用 纯电阻电路 Q=W 4. 电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围 三、电热的利用与防止 1. 电热的利用 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。电热器的优点: 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。 　　电流的热量有时是有害的，应该及时解决。 （1）例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。 2. 电热的防止 散热窗 微型风扇 0.28 电视机的后盖 散热窗 散热风扇 （2）电视机散热方法： 在后盖开有很多孔，为了通风散热。 （3）投影仪的散热方法： 除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。 典例分析 例一　探究电流通过导体产生的热量和哪些因素有关 1.如图是探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关的实验装置,两个 透明容器中密封着等量的空气。 (1)实验中,用______________________的变化反映密闭空气温度的变化。  (2)图甲可探究电流产生的热量与_________的关系,通电一段时间后, _______(选填“左”或“右”)侧容器中电阻产生的热量多。  　U形管中液面高度差　 　电阻　 　右　 典例分析 (3)图乙可探究电流产生的热量与_________的关系,通电一段时间后, _______(选填“左”或“右”)侧容器中电阻产生的热量多。  (4)该实验用到的研究物理问题的方法有控制变量法和_________法。  　电流　 　左　 　转换　 典例分析 3.某电炉丝电阻为100 Ω,通电10秒钟产生热量4×103 J,则通过电炉丝的电流是 ( ) A.2 A　　B.4 A　　C.20 A　　D.40 A 4.(2024·东营期中)额定电压为220 V的家用电暖器正常工作时,通过内部电热丝 的电流为4 A,则电热丝正常工作时的电阻为_______Ω,工作10 min 产生的热量 为_____________J。  A 　55　 　5.28×105　 课堂练习 1.下列生活中的用电器不是利用电热工作的是( ) A.电炉　　B.电熨斗　　C.电风扇　　D.电饭锅 2.电流的热效应在日常生活中被广泛应用,但有时它也会给我们带来危害, 下列情况中不属于防止电热危害的是( ) A.家电长时间停用,隔段时间应通电一次 B.电视机的后盖有许多孔 C.电动机外壳有许多散热片 D.电脑的CPU上有小风扇 C A 课堂练习 3.最近,约翰·霍普金斯大学的研究人员发现了一种超导材料,这种材料可以自然保持叠置而不需要任何外部磁场,这意味着电流可以同时顺时针和逆时针流动。一些金属或合金当达到某一温度时,电阻会变为零,这种现象称为“超导”,能够发生超导现象的物质叫超导体,下列选项中可以利用超导体的是( ) A.电饭锅的发热元件　　 B.制成大功率的电炉 C.白炽灯的灯丝 D.传输电能用的导线 D 课堂练习 4如图所示电路,电源电压恒为12 V,闭合开关S、S1后再断开开关S1,电流表示数变化了0.3 A,则通电1 min 电阻R2产生的热量为________J。  　216　 课堂小结 内容：电流通过导体产生的热量跟_____的二次方成正比，跟导体的_____成正比，跟__________成正比。 公式： 1．电流的热效应 Q = I 2Rt 2．焦耳定律 3．电热的利用和防止 电流通过导体时电能转化成____能的现象。 内 电流 电阻 通电时间 感谢观看 THANK YOU Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$