18.4 焦耳定律 --2024-2025学年人教版初中物理九年级全一册

焦耳定律 第18章 第4节 启动 启动 BOFFIN 谢引 1 生活中的物理 姥爷摸电视机来判断他们在家有没有看电视，有什么依据呢？ 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。 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。 一、电流的热效应 电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热得发红，而导线几乎不发热? 提出问题： 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 猜想： ________________________________________ 通电时间t 导体的电阻R 通过导体的电流 I 控制变量法 设计实验： 【讨论】：热量的多少不易直接进行观察比较，如何来比较电流产生的热量的多少？ 电热的多少  U形管液面高度差。 转换法 设计实验1： 探究电热Q与电阻R关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 控制 、 不变，改变 。 器材：电阻（5Ω、10Ω）、开关、干电池、导线若干 电流 通电时间 电阻 【实验1】：研究电热Q与电阻R关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 　　当________、_____________相同时，_____________，导体产生的热量________。 通电时间 电阻越大 电流 越多 设计实验2： 探究电热Q与电流I关系 控制 、 不变，改变 。 器材：电阻（5Ω、10Ω）、开关、干电池、导线若干 I >I1 I A R = 10 Ω R1 = 10Ω R2=10Ω I1 电阻 通电时间 电流 【实验2】：研究电热Q与电流I关系 I >I1 I A R = 10 Ω R1 = 10 Ω R2=10Ω I1 　　当_________、____________相同时，通过导体的_____________，导体产生的热量_________。 电阻 通电时间 电流越大 越多 9 (1)实验中，通过观察U形管中液面 　 　的变化，来比较电流通过电阻丝产生热量的多少，这里采用了 (选填“转换法”或“控制变量法”). 转换法 知识点一　电流的热效应 【例1】［教材演示实验］小海同学在探究“电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关”时，采用如图所示的实验装置，请观察甲、乙两图并回答下列问题：   　高度差　 (2)甲装置是用来研究通电时间相同时，电阻丝产生的热量与　 　的关系，通电一段时间后，　 　(选填“左”或“右”)侧容器中U形管中液面的高度差大.   　右　 　电阻　 (3)用乙装置进行实验时，电阻R3的作用是使通过R1、R2的电流　 　(选填“相同”或“不相同”)，此处采用了 　 　(选填“转换法”或“控制变量法”).  (4)若乙图中盒外连接的电阻R3阻值由5 Ω更换为3 Ω， 　(选填“仍能”或“不能”)达到更换前的实验效果.  仍能　 　控制变量法　 　不相同　 (5)当家庭电路中的导线连接处接触不良时，该处电阻会增大，容易引发火灾.图　 　(选填“甲”或“乙”)的实验结论可以用来解释这种现象.  (6)此实验的依据是电流的　 　效应.下面所列四种用电器中，利用这一原理工作的用电器是　 　(选填字母).  A.电饭锅　 B.电风扇　 C.电视机　 D.计算机 　A　 　热　 　甲　 　　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 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。 焦 耳 【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。 Q = I ² R t 热量 电流 电阻 时间 焦耳 安培 欧姆 秒 （J ）（A）（Ω）（ S） 公式： 意义： 单位： 二、焦耳定律 　　1．当电流通过导体时， 　　Q = W = UIt 　　2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： 　　W＞Q热 三、电能和电热关系 电能 内能+机械能 如果电能全部转化为内能：Q=W 　只适用于纯电阻电路。如：电饭锅，电熨斗，电烙铁等　 为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 【分析】： 导线和电炉丝串联，通过的电流相等，而电炉丝的电阻比导线的大得多，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，在相同时间内产生的热量Q丝比Q线大得多。因此电炉丝热得发红，而导线不热. 学以致用： 知识点二　焦耳定律 【例2】已知某导体的电阻值为10 Ω，通过它的电流为200 mA，则它两端的电压为　 　V，通电1 min 产生的热量为 　 　J；将阻值为20 Ω的定值电阻R并联在该导体两端，则R在2 min内产生的热量为　 　J.  　24　 　24　 　2　 【例3】一台“220 V　440 W”的吸尘器，线圈电阻是10 Ω，正常工作1 min消耗的电能是　 　J，产生的热量是 　 　J，产热功率是　 　W，在这个过程获得的机械能是　 　J.  【例4】若R1∶R2＝3∶5，R1与R2串联后接入电路中，则在相同时间内它们产生的热量之比Q1∶Q2＝　 　；若将R1与R2并联后接入电路中，则在相同时间内它们产生的热量之比Q1∶Q2＝　 　.  　5∶3　 　3∶5　 　2.4×104　 　40　 　2.4×103　 　2.64×104　 1、电热的利用 四、电热的利用与防止 （1）电热器：利用电流的热效应来加热的设备。 （2）电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染， 热效率高，方便控制和调节温度。 微型风扇 散热孔 2、电热的防止 知识点三　电热的利用与防止 【例5】［教材素材改编］下列事例属于防止电热危害的是( ) A.用电饭锅煮饭 B.电热孵化器孵小鸡 C.用电熨斗熨衣服 D.电视机外壳加散热窗 D 重难点　安全、范围、极值问题 【例6】在如图所示的电路中，电源电压为 4.5 V保持不变，电压表量程0~3 V，电流表 量程0~0.6 A，滑动变阻器R的规格是“10 Ω 　1 A”，灯泡L标有“2.5 V　0.5 A”字样，若 闭合开关S，两电表示数均不超过所选的量程，灯泡两端电压不允许超过额定电压，不考虑灯丝电阻的变化，则电流表的示数变化范围是　 　，灯泡消耗的最小功率为 　 　W，电路消耗的最大总功率为　 　W.  　2.25　 　0.45　 　0.3~0.5 A　 谢引 niujiao@bellowscollege.com 谢谢 BOFFIN 启动 启动 FUNKY TUNES 24 $$