18.4 焦耳定律 课件-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

人教版（2024）物理九年级全一册 第十八章电功率 第4节 焦耳定律 上周六，聪聪爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。 可是爸爸 后就发现，聪聪刚看过电视。 生活中的物理 用手一摸电视机后盖 你知道他爸是根据什么道理判定的吗？ 2 课堂导入 活动 将一张锡箔纸的两端，分别贴在一个电池正负极，观察会发生什么现象？ 　　当锡箔纸与电池两端接触时，相当于电路接通了，此时锡箔纸快速发热、变红、并燃烧。 现象 电能　　　内能 转化 探究新知 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。 熨斗 电饭煲 探究新知 【学习任务一】电流的热效应 在寒冷的冬天，为了取暖，我国科研人员设计了一种带电源的智能控温加热手套，如图。下列与加热手套工作原理相同的用电器是（　　） A．电热毯 B．洗衣机 C．电冰箱 D．充电宝 A 探究新知 【变式训练】电流的热效应 现代社会人们的生活越来越离不开电，下列电器工作时主要利用了电流热效应的是（　　） A．电风扇 B．电铃 C．电烤箱 D．电冰箱 C 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 提出问题: 思考: 1、电炉丝和导线通过的电流是否想等？ 2、为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？ 3、通电时间更长，产生热量如何？ 猜想与假设： 电热可能电流、电阻、通电时间有关？ 设计实验： 讨论1.当一个物理量被猜想与多个因素有关，应用什么方法去研究？ 答: 控制变量法 讨论2.用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？ 答：转换法 实验重点： 电热 — 液体（或气体）受热膨胀，观察产生热量的多少。 通过观察U形管中液面高度的变化来判断产生热量的多少 通过观察温度计示数的变化来判断产生热量的多少 实验思路 ①电热与电阻的关系 　　选取5Ω和10Ω的电阻丝，装入实验装置中，通电，观察U形管中液面高度的变化 　　 探究新知 电热与电阻的关系 探究新知 ②电热与电流的关系　　 　　选取阻值相同的两个5Ω电阻丝，装入容器中，并在其中一个容器的外部，并联一个阻值为5Ω电阻丝，则通过两个容器中电阻丝的电流不同。　　 　　 电热与电流的关系 探究新知 ③电热与通电时间的关系　　 　　将一阻值为5Ω电阻丝，装入一个透明容器中。闭合开关，在通电时间不同的情况下，观察U形管中液面高度的变化。 Δh 探究新知 归纳总结 · 在电流和通电时间相同时，电阻越大，电阻产生的热量越多。 · 在电阻和通电时间相同时，电流越大，电阻产生的热量越多。 · 在电流相同、电阻相同时，通电时间越长，电阻产生的热量越多。 焦耳 焦耳（1818～1889）英国科学家做了大量实验于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，即焦耳定律。 探究新知 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，这个规律叫作焦耳定律。 2.表达式： Q＝I2Rt I的单位用安(A)，R的单位用欧(Ω)，t的单位用秒(s)，只的单位用焦(J)。 探究新知 学习了焦耳定律，请你解释电暖器电热管发热，而导线几乎不发热的原因。 通过导线电流跟电炉丝中的电流相等 导线的电阻很小 电炉丝的电阻较大 Q＝I2Rt 在相同时间内，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。 Q = I2Rt =(0.3A)2×10 W×300 s =270 J 　　一根 10 Ω 的电阻丝接在 3V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 答: 在 5 min 内共产生270 J 热量。 解: 例题 I =　 =　　　= 0.3A U R 3V 10 Ω 20 探究新知 4.电功与电热相同吗？ ①电流过通过导体时，电能全部转化为了内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，如电炉。即Q＝W。 ②电能主要转化为其他形式的能量，只有少部分转化为内能，如电风扇，大部分转化为机械能，此时Q＜W。 探究新知 解：（1）在串联电路中，通过电阻为R1和R2的两个电阻器的电流相等。 根据焦耳定律Q＝I2Rt，当I、t相同时，Q与R成正比，由于R1＞R2， 因此相同时间内电阻为R1的电阻器放出的热量比电阻为R2的电阻器多。 （2）在并联电路中，电阻为R3和R4的电阻器两端的电压相等。根据焦耳定律Q＝I2Rt 和欧姆定律=，可得 。由公式可知，电压相同时，相同时间内导体放出的热量与它们的电阻成反比，且 R3 ＞R4，因此相同时间内电阻为 R4 的电阻器放出的热量比电阻为 R3 的电阻器多。 Q= 探究新知 【例 题】四个电阻器的电阻分别为R1、R2、R3、R4。如图甲所示，电阻为R1、R2的电阻器串联后接在电压为U的电路中；如图乙所示，电阻为R3、R4的电阻器并联后也接在电压为U的电路中。已知R1＝R3， R2＝R4，R1＞R2。 （1）电阻为 R1 和 R2 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？ （2）电阻为 R3 和 R4 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？ R1 R2 R3 R4 U U 甲 乙 探究新知 想想议议 “额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？” 请你用所学过的物理知识进行解释。 灯泡的额定电压相同，正常工作的时间相同，根据Q=W=可知，电阻越小，产生的热量越多，其前提条件是电压相同； 在电流相同时，正常工作的时间相同，根据Q=I2Rt可知，电阻越大，产生的热量越多，其前提条件是电流相同；所以，在各自的前提条件下，两种说法都是正确的，并不矛盾。 探究新知 电热的利用和防止 电流的热效应在生产生活中有着广泛的应用。 常见的家用电热器、孵化器、电烤箱、烘干机等也利用了电流的热效应。 1.电热的利用 它们的发热体都由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部用来产生热量，有较高的效能。 养鸡场的电热孵化器， 使孵化雏鸡规模化。 电暖器、电饭锅、电熨斗等，都是利用电热的工作的。 探究新知 2.电热的利用 电流的热效应也可能产生危害。 例如，计算机、电视机工作时电流的热效应，导致温度过高，会影响其正常工作和使用寿命。故计算机、电视机的后盖都留有小孔，计算机还装有风扇。 为了防止用电器温度过高，必须通风散热。 散热窗 电脑工作时，CPU等部件的温度也会升高，需要安装散热窗、使用微型风扇及时散热。 大型电动机等大功率的用电器，都装有散热片、散热窗、电风扇等散热装置。 课堂小结 焦耳定律 电热的利用和防止 电流的热效应 焦耳定律 定义 影响电流通过导体时产生热量的因素 Q＝I2Rt · 在电流相同和通电时间一定时，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 · 在电阻和通电时间相同时，通过电阻电流越大，电阻产生的热量越多。 · 在电流相同、电阻相同时，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。 延伸拓展 第三部分 PART 03 Q = I2Rt =(2A)2×2W×60 s =480 J 　　通过某电阻丝的电流为2A时，测得它的电阻是2W，该电阻丝在 1 min内共产生多少热量？ 答: 在 1 min 内共产生480 J 热量。 解: 例题：课本124页 29 在2008年，百年一遇的雪灾席卷整个南方，电线上结了厚厚的冰，竿倒线断，给人们的生活带来了很多不便，造成经济损失2000亿。科技人员攻关研究出“直流融冰”新技术，对冰熔化，避免了巨大的经济损失。你知道这种新技术的基本物理原理吗？ 给输电线通电 【拓展提升】 2.（2017秋•威远县校级期末）把两个电阻R1、R2串联在电路中，R1=6Ω，R2=9Ω，在相同通电时间内，通过R1、R2的电流之比为_____，电流通过R1、R2所做的功之比为_____，电流通过R1、R2产生的热量之比为_____。 2：3 课堂练习 解：把两个电阻R1、R2串联在电路中时，因串联电路中各处的电流相等，所以通过R1、R2的电流之比为1：1， 由W=I2Rt可得，在相同通电时间内，电流通过R1、R2所做的功之比： W1：W2=I2R1t：I2R2t=R1：R2=6Ω：9Ω=2：3， 由Q=W可得，电流通过R1、R2产生的热量之比：Q1：Q2=W1：W2=2：3。 故答案为：1：1； 2：3； 2：3。 点评：本题考查了串联电路的电流特点和电功公式、电热公式的应用，要注意电阻是纯电阻用电器，产生的热量和消耗的电能相等。 1：1 2：3 课后作业 第四部分 PART 04 $