15.4探究焦耳定律 课件-2024-2025学年沪粤版物理九年级上册

15.4　探究焦耳定律 课程标准(2022年版) 本节要点 3.4.6　通过实验，了解焦耳定律.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象. 1.通过实例，认识电流的热效应. 2.在实验的基础上得出电热与电流、电阻和通电时间有关，知道焦耳定律.(重点) 3.会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热的利用与防止.(重点) 电流的热效应 1.演示实验：红通通的电炉丝.  (1)如图所示，老师将电炉通电，同学们看到了什么？ 答：________________. (2)老师把纸条放到电炉丝上，同学们又看到了什么？答：______________. (3)请同学体验一下：先用手摸一下导线，再把手靠近电炉丝(注意：手千万不能碰到电炉丝！)，说说你有什么感受？答：感到电炉丝______，和它串联的导线________. 电炉丝热得发红 纸条燃烧起来 发热 不发热 2.电流的热效应 电流通过导体，导体会________的现象叫做________________，该过程将电能转化为______能. 发热 电流的热效应 内 [物理观念](2023·福建中考)下列利用电流热效应工作的用电器 是(　 　) A.电视机 B.电风扇 C.电脑 D.电炉 D 探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关 演示实验：探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关. 猜想与假设：通电导体放出的热量可能与导体的________、导体中的________和____________有关. 电阻 电流 通电时间 设计实验：(1)探究导体产生的热量跟电阻的关系. 探究导体产生的热量跟电阻的关系，要控制通过两个电阻丝的________大小相等，两个电阻丝的________不相等.因此，可将两个电阻丝______联在电路中.同时，注意通电时间的控制. (2)探究导体产生的热量跟电流的关系. 探究导体产生的热量跟电流的关系，应保持两个电阻丝的电阻和通电时间不变，改变通过电阻丝的电流，这可以给电阻丝串联一个______________，通过__________________来改变电路中的电流. 电流 电阻 串 滑动变阻器 调节滑动变阻器 进行实验：(1)按电路图连接电路，通电前，先记下瓶中煤油的初始温度T0.通电后，每经过相同的时间，就记录一次两支温度计的示数，并记录在表一中. 电阻R/Ω 温度T/℃ T0 T1 T2 T3 T4 R1＝_____           R2＝_____           表一 (2)保持通电时间相同，调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小，观察电阻丝R1所在液体的温度的变化，将测量记录结果记录在表二中. (3)实验还表明，通电时间越长，导体产生的热量越______. 电流I/A 温度T/℃ T0 T1 T2 T3 T4 I1＝______           I2＝_______           I3＝________           表二 实验结论：通电导体产生的热量与导体的________、导体中的________以及____________有关. 多 电阻 电流 通电时间 焦耳定律 1.焦耳定律 焦耳定律是英国物理学家________于1840年首先精确得出的电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系：电流流过导体时产生的热量，跟____________成正比，跟____________成正比，跟___________ 成正比.它的数学表达式为Q＝I2Rt. 2.焦耳定律公式的符号和单位 物理量 热量Q 电流I 电阻R 时间t 单位 J A Ω s 焦耳 电流的平方 导体的电阻 通电的时间 10 3.与焦耳定律有关的生活现象 在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根导线连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾，这是为什么？ 答：导线连接处因接触不良，________比导线其他处大，由于导线连接处与导线其他处串联，电流________ ，根据公式________可得，________和通电时间相同时，连接处电阻______，所以产生的热量比其他处多，加速导线老化，甚至引起火灾. 电阻 相等 Q＝I2Rt 电流 大 4.纯电阻电路与非纯电阻电路中电热与电功的区别 (1)在纯电阻电路(如电阻、各种电热器、白炽灯电路等)中，用电器所消耗的电能(即电功)全部转化为热能(______能)，没有转化为其他形式的能，因此Q＝W电＝UIt＝t＝I2Rt. 内 (2)在非纯电阻电路(如电动机、电视机、LED灯电路等)中，用电器所消耗的电能(即电功)有一小部分转化为热能(______能)，而大部分转化为其他形式的能，如机械能、光能等，因此W电≠Q且Q＜W电.非纯电阻电路(如电动机)的能流图如图所示. 内 如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10 Ω，闭合开关S后，电流表的示数为1.2 A.请计算：通电 5 min，电流通过电阻产生的热量. 解：I＝1.2 A，R＝10 Ω， t＝5 min＝300 s 电阻产生的热量Q＝I2Rt＝(1.2 A)2×10 Ω×300 s＝4 320 J 答：通电5 min，电流通过电阻产生的热量为4 320 J. 变式1　一根50 Ω的电热丝接在家庭电路中，在10 min内共产生多少热量？ 解：R＝50 Ω，U＝220 V，t＝10 min＝600 s 电热丝产生的热量Q＝W电＝t＝×600 s＝580 800 J 答：10 min内产生的热量为580 800 J. 　注意：若是纯电阻电路，则Q＝W电＝UIt＝t＝I2Rt，根据已知条件选公式即可. (2023·广州期末)同为“220 V　40 W”的电动机、电烙铁、电风扇、电视机，都正常工作5 min时(　 　) A.它们正常工作的电功都是40 W B.它们产生的内能一样多 C.它们消耗的电能不一样多 D.流过它们的电流做功一样快 D 　用电器的额定功率相同，正常工作的时间相同，表示消耗的电能一样多；但电能转化为内能的量不一定相同，要看具体用电器而定，电热器消耗的电能就全部转化为内能. 变式2　[科学思维](2023·江门期末改编)如图是某家用电扇及其铭牌，已知电扇线圈电阻为22 Ω. (1)电扇正常工作1 min，消耗的电能及线圈中电流产生的热量是多少？ 解：消耗的电能W＝Pt＝66 W×60 s＝3 960 J 电扇正常工作时的电流I额＝＝0.3 A 正常工作1 min线圈中电流产生的热量 Q＝Rt＝(0.3 A)2×22 Ω×60 s＝118.8 J 答：正常工作1 min消耗的电能为3 960 J，线圈中电流产生的热量是118.8 J； (2)电扇使用事项中明确规定：“禁止用手或其他物体阻挡叶片转动”，这是因为正常工作的电扇，如果叶片被卡住不转动，电能将全部转化为内能，很容易烧坏电动机线圈.若原来正常工作的电扇，叶片突然被卡住不转.持续1 min，则线圈中电流产生的热量是多少？ 解：叶片被卡住不转动时，电动机为纯电阻用电器，通过线圈的电流 I＝＝10 A 线圈产生的热量Q'＝I2Rt'＝(10 A)2×22 Ω×60 s＝1.32×105 J 答：持续1 min线圈产生的热量为1.32×105 J. 电动机正常工作时是最常考、最典型的非纯电阻电路.卡住不转时，是纯电阻电路，对于非纯电阻电路，求解过程中要注意选择适当的公式，如求消耗的电能用W＝UIt，求电热用Q＝I2Rt等. 电流热效应的应用与控制 电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，我们需要减小电流导致的发热，或者尽快把产生的热散发掉. 1.列举两个生活和生产中利用电流热效应的实例. 答：__________、______________________. 2.列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施. 答：________________、________________. 电暖器 电饭煲(答案合理即可) 电视机散热孔 电脑散热风扇 1.(2023·广西中考)小明家连接插线板的导线折断后，他把两根导线拧在一起继续使用，用久后发现连接处容易发热，其主要原因是连接处(　 　) A.电阻变小　　　　　　　 B.电流比别处电流小 C.电阻变大　　　　　　　 D.电流比别处电流大 C 2.(2023·广州期末)如图是“探究电流通过导体产 生热量的多少与什么因素有关”的实验装置，两 个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面 高度的变化反映密闭空气温度的变化.关于该装 置，下列说法正确的是(　 　)  A.由于R1与R2串联，所以通过它们的电流一定相同 B.此实验在探究电流通过导体产生的热量Q与电阻R大小是否有关 C.通电后，左侧U形管内的液面高度差将会比右侧U形管内的液面高度差小 D.此实验通过透明容器中空气受热膨胀的程度来反映电阻R产生热量的多少 D 3.某导体的电阻为2 Ω，若通过2 A的电流，则1 min内产生了多少热量？ 解：由题知t＝1 min＝60 s 导体产生的热量 Q＝I2Rt＝(2 A)2×2 Ω×60 s＝480 J 答：略. $$