18.4 焦耳定律 课件-2025-2026学年人教版九年级全一册物理

18.4焦耳定律 第十八章 电功率 RJ 九年级 全一册 （2024） 从林海雪原到江南水乡，从大漠戈壁到东海之滨，我国的高速铁路横跨江河湖泊、穿越崇山峻岭、通达四面八方，深刻地改变了人们的生活和出行方式。在京沪高铁、京津城际铁路、成渝高铁等线路上，复兴号动车组已达到350 km/h 的商业运营速度。 牵引供电系统是高速铁路运输的动力来源，复兴号动车组一小时消耗的电可以让一台家用空调工作约一年。我们怎样计算用电器消耗了多少电能？ 学习目标 1.认识电流的热效应，了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。 2.结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力。 3.经历研究电热与电阻、电流关系的过程，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。 4.通过学习电热的利用和防止，感悟辩证看待问题的方法，体会物理学对社会发展的推动作用。 导入新课 电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，为什么电炉丝热得发红而导线却几乎不发热？ 一、电流的热效应 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，这种现象叫作电流的热效应。 例题1：下列家用电器，利用电流的热效应工作的是( ) A．电冰箱 B．洗衣机 C．电脑 D．电饭煲 D 一、电流的热效应 电炉的电炉丝和导线中通过的电流相同，电炉丝热得发红，说明电炉丝的温度比导线高，电流在电炉丝上产生的热量更多。 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 一、电流的热效应 利用气体受热膨胀体积变大的规律。 转换法 控制变量法 一、电流的热效应 一、电流的热效应 实验表明：在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多。 一、电流的热效应 分流 一、电流的热效应 一、电流的热效应 实验表明：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越大，这段电阻丝产生的热量越多。 一、电流的热效应 电流通过导体产生的热量与导体本身的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。 导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流产生的热量越多。 实验结论 例题2：用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。 (1)实验中通过观察_________________来比较电流产生的热量的多少。 (2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入__________、__________的同种液体。 温度计示数的变化 初温相等 质量相等 (3)为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值__________(选填“相等”或“不相等”)。 (4)实验结论是______________________________________________________ _。 不相等 在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多 (5)在实验中，若选择比热容较_______(选填“大”或“小”)的液体作为被加热物体，实验现象会更明显。 (6)该实验装置还可以探究通电时间一定时，导体产生的热量与___________的关系。 小 电流 二、焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量实验，于1840 年最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系： 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。这个规律叫作焦耳定律（Joule’s law）。 二、焦耳定律 二、焦耳定律 单位：焦耳（J） 热量 Q=Rt 电流 单位：安培（A） 时间 单位：秒（s） 电阻 单位：欧姆（Ω） 公式： 适用于任何电路。 二、焦耳定律 电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，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=UIt。 再根据欧姆定律得出U=IR，就得到Q=Rt 。 可见，在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的公式和欧姆定律的公式推导出来的结论与焦耳定律一致。 理论推导 纯电阻电路：Q=W 非纯电阻电路：Q<W 二、焦耳定律 对于纯电阻电路，电流消耗的电能全部转化为内能（即Q＝W），这时可推导出Q＝UIt＝t 二、焦耳定律 无论是串联电路还是并联电路，电路产生的总热量都等于各用电器产生的热量之和，即= + +…+ 二、焦耳定律 如果用导线把电炉接到电路中，通过导线的电流全部通过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。 通过前面的学习我们已经知道，导线的电阻很小，常见1 m长的导线，电阻不过百分之几欧姆，而电炉丝的电阻为几十欧姆。 所以，尽管通过的电流相等，电炉丝很热，而导线却不热。 二、焦耳定律 若电流通过用电器，电能没有全部用于产生热量，例如电动机转动时消耗的电能大部分转化为机械能，则消耗的电能大于电流所产生的热量。 二、焦耳定律 二、焦耳定律 二、焦耳定律 二、焦耳定律 二者并不矛盾，因为两者说法的前提条件不同： 1.在时间、电压相同时，由欧姆定律与焦耳定律Rt可得t，因此电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多； 2.在时间、电流相同时，由Rt可知，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。 例题3：将两电热丝R1、R2串联起来，接在电路中。如图所示，若R1＞R2，则先被点燃的火柴是( ) A．电热丝R1上的火柴 B．电热丝R2上的火柴 C．两电热丝上的火柴同时被点燃 D．无法确定 A 例题4：甲、乙两个电热器的电阻之比为5∶4，通过的电流之比为2∶1，通电时间之比为1∶2，则电流通过甲、乙两个电热器产生的热量之比为( ) A．5∶2 B．5∶4 C．2∶5 D．10∶1 A 例题5：两个电阻串联在电路中，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω。R1两端的电压为1 V。则通过R1的电流为________A；R2两端的电压为_________V；通电5 min，R1产生的热量为_________J。 0.1 2 30 三、电热的利用和防止 生活中和许多产业中都要用到电热。 家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的鸡苗孵化器，都是利用电热的例子。 电热的利用 三、电热的利用和防止 但是，很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。 电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要保证其稳定工作，就必须要有效地散热。 电热的防止 三、电热的利用和防止 例如，笔记本电脑通过安装风扇散热，一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。 三、电热的利用和防止 大数据服务器会产生大量电热，可通过多种方式进行散热。 如果这类用电器用超导体制作，就不会产生热量，不仅消除安全隐患，还可以大大提高效率。 例题6：下列方法和措施中，能防止电热危害的是( ) A．供取暖用的电热毯 B．孵化家禽用的电热孵化器 C．天气潮湿时，长期不用的电器隔一段时间要通一次电 D．电视机的后盖上有许多散热孔 D 例题7：(多选)将规格都是“220 V　180 W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是( ) A．电冰箱产生的热量最多 B．电脑产生的热量最多 C．电热毯产生的热量最多 D．三者消耗的电能一样多 CD 区分电能与电热 课堂小结 一、电流的热效应 1.定义：电流通过导体时电能转化成_______，这种现象叫作电流的热效应。 2.探究电流热效应的影响因素：在_______和通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越_______；在_______和通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越____；在_______和电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越____。 内能 电流 多 电阻 多 电流 多 二、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_______，跟导体的电阻成________，跟通电时间成_______。 2.公式：Q＝________(适用于所有电路)。 三、电热的利用和防止 1.利用电热：电热水器、电熨斗、电饭锅等。 2.防止电热：散热孔、散热窗、散热片、电脑的微型风扇等。 正比 正比 正比 I2Rt $