6.3 焦耳定律----2024-2025学年教科版物理九年级上册

【大侦探】 上周日，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他,在家要好好 写作业,不要玩电脑。当爸爸回来时看到他在认真写作业， 电脑也没打开,爸爸很高兴。可是后来他发现小刚说了谎， 请问他爸是如何发现的呢？ 用手摸一下电脑，发现电脑是热的。 你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？ 第六章 电功率 3. 焦耳定律 电烤箱 电取暖器 电热水器 这些常见家用电器有些什么共同特点呢？ 电饭煲 电热水壶 电熨斗 要点归纳： 1. 电流通过导体时电能转化为内能的现象叫作电流的 2. 利用电流的热效应工作的电器叫作电热器。 3. 电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻 热效应。 大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。 　　 电炉丝和导线串联通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 　　电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 【生活经验1】 烧水时，烧5min和烧10min， 产生的热量一样多吗？ 猜想一：电流产生的热量可能与通电时间有关。 【生活经验2】 取暖器工作时，导线和取暖器 是串联的,导线和取暖器产生的热量一样多吗？ 猜想二：电流产生的热量可能与导体的电阻有关。 将电阻相同的电风扇和烧水 壶，并联接入电路，它们产生的 热量一样多吗？ 猜想三：电流产生的热量可能与电流的大小有关 【生活经验3】 1、猜想： 2、设计实验： （1）本实验需要用到的物理方法是 控制变量法 转换法 3如何比较哪个导体产生的热量多？ 选______液体加热？ 所选液体的 要相同。 观察 来比较产生热量的多少。 观察_________ _________来比较 产生热量的多少。 观察________ _______来比较 产生热量的多少 煤油 质量 温度计上升的示数 U形管液面 的高度差 气球膨胀 的体积 水 煤油 3、进行实验： (1)本实验中控制 、 相同 所以该实验探究的是电热与 的关系。 (2)现象： (3)结论： 电阻大的U形管液面的高度差大 在电流和通电时间相同时， 电阻越大,导体产生的热量越多 电流 通电时间 电阻 3、进行实验： (1)本实验中控制 、 相同 所以该实验探究的是电热与 的关系。 (2)现象： (3)结论： 电流大的U形管液面的高度差大 在电阻和通电时间相同时， 电流越大,导体产生的热量越多 电流 通电时间 电阻 3、进行实验： (1)本实验中控制 、 相同 所以该实验探究的是电热与 的关系。 (2)现象： (3)结论： 时间越长U形管液面的高度差越大 在电阻和电流相同时，通电时间 越长,导体产生的热量越多 电阻 电流 通电时间 焦耳定律 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.公式： 3.单位： J A Ω s 4.适用范围：任何用电器 Q=I2Rt 焦耳 电热 Q 与电功 W 之间的关系: 纯电阻电路： 电能 → 内能 Q=W 非纯电阻电路： 其他形式的能 电能 内能 W > Q 拓展 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？ 答：电炉丝与导线串联,导线中的电流跟电炉丝中的电流相等， 但电炉丝的电阻比导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt可知， 电阻大的导体在相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热， 而导线却不热。 【解释】 1．电热的利用 （1）请举例说明生活中电热的利用的实例。 （2）电热器的优点有哪些？ 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。 3 2．电热的危害 （1）请举例说明电热的危害有哪一些？ 电风扇散热 散热孔散热 电视机后面的散热孔 （2）很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 3 1.某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量？ 2.一只额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量？ 解： t=1min=60s Q=I 2Rt =（2A）2×2Ω×60s =480J 解： t=1min=60s Q =W =Pt =450W×60s =2.7×104J 练一练 例题：一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 解: t=5min=300s I = U R = 36V 60Ω =0.6A Q =I 2Rt =（0.6A）2×60Ω×300s =6480J 例题： 一根 100 Ω 的电阻丝接在 100V的电源两端，在 10min内共产生多少热量? 解： 答：在10min内共产生0.6×105j的热量。 方法二：因为这是个纯电阻电路 I = U R = 100V 100Ω =1A Q =I 2Rt =（1A）2×100Ω×600s =6×104J t=10min=600s Q =W= U 2 R t 所以 = U 2 R t = (100V )2 100Ω ×600s =6×104J 现有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流为50A，线圈的电阻是0.4Ω。求： （1）每分钟该电动机消耗的电能； （2）线圈每分钟产生的热量； （3）这台电动机将电能转化为机械能的效率为多少？ 解: W =UIt (1)t=1min=60s =220V×50A×60s =6.6×105J (2) Q =I 2Rt =（50A）2×0.4Ω×60s =6×104J (3) W机=W -Q =6.6×105J-6.0×104J =6×105J η= W机 W ×100% = 6×105J 6.6×105J ×100% ≈90.9% 如图所示的电路中，电源两端电压保持不变，电阻丝R1的阻值为10Ω。当开关S闭合后，电压表的示数为2V，电流表的示数为0.4A。求： （1）通电10s电阻丝R1产生的热量； （2）电源两端的电压。 解: (1) Q =I 2Rt =（0.4A）2×10Ω×10s =16J 由图知，R1、R2串联 (2) R1两端的电压： U1=IR1 =0.4A×10Ω =4V U=U1＋U2 =4V＋2V =6V 某电动机标有“6V1A”字样，能在10S内将质量为1Kg的砝码提升4.8米，求（1）该电动机的效率（2）电动机的电阻R 解: (1) W有=Gh 砝码重: G=mg =1Kg×10N/kg =10N 电动机所做有用功： =10N×4.8m =48J W =UIt =6V×1A×10s =60J 电动机10s做的功： 电动机的效率: W有 η= W ×100% = 48J 60J ×100% =80% （2）因为电动机是非纯电阻电路，所以 电动机的电阻R消耗的电能： =12J R= Q I2t = 12J (1A)2×10s =1.2Ω Q =W-W有 =60J－48J Lavf56.15.102 $$