15.4 焦耳定律 课件 2026-2027学年沪粤版九年级物理上册

第十五章 电功与电功率 15.4焦耳定律 一、电流的热效应 电暖器 电水壶 手机 总结：当有电流通过导体时，导体都会都会产生热量； 物理学中把这种现象叫做：电流的热效应。 电灯泡 （本质：电能转化为内能） 问题：通电导体产生的热量与哪些因素有关？ 一、电流的热效应 电饭煲 手机 猜想与假设： 与电流大小有关 与导体电阻有关 与通电时间有关 （1）通电导体发热的本质是电流热效应，所以通电产生的热量多少可能与电流有关。 （2）电流通过导体才会发热，所以通电产生的热量多少可能与导体电阻有关。 （3）通电导体发热是一个持续的过程，所以通电产生的热量多少可能与通电时间有关。 通电导体产生 热量多少 实验探究：通电导体产生的热量多少的影响因素 实验设计与实验计划： 控制变量法 转换法 煤油 空气 方案1: 方案2: 通电导体产生热量多少 温度计升高的示数 通电导体产生热量多少 管中液面高度差 实验探究：通电导体产生的热量多少的影响因素 1、探究通电导体产生的热量与电阻的关系 实验操作：控制电流与通电时间相同，观察不同大小电阻发热多少的差异。 实验结论： 当电流与通电时间相同时，导体的电阻越大，产生的热量越多。 控制变量： （1）两电阻串联→控制电流相等 （2）控制两瓶中煤油的质量相等 实验探究：通电导体产生的热量多少的影响因素 2、探究通电导体产生的热量与电流的关系 实验操作：控制电阻与通电时间相同，观察不同电流大小下导体发热多少差异。 实验结论： 当电阻与通电时间相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。 分流 （1）瓶内发热电阻大小均为5Ω （2）控制两瓶中煤油的质量相等 控制变量： 综上所述，通电导体产生的热量跟导体的电阻、导体中的电流、通电时间有关。 数据分析与得出结论: 1、当电流和通电时间一定时，导体的电阻越大，产生的热量就越多; 2、当电阻和通电时间一定时，导体中通过的电流越大，产生的热量就越多； 3、当电阻和电流一定时，通电时间越长，导体产生的热量就越多。 实验探究：通电导体产生的热量多少的影响因素 英国物理学家焦耳经过多年的研究，做了大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和时间的关系： 焦耳定律公式： 热量 电流 电阻 时间 J A Ω s 单位： 二、焦耳定律 Q=I²Rt 电流流过导体时产生的热量，与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电的时间成正比。我们把这个规律叫做：焦耳定律 例题：某电热器的电阻为100Ω，若它在220V电压下工作8min，该电热器产生的热量约为多少焦? 二、焦耳定律 已知：U=220V，R=100Ω , t=8min=480s。 解:由欧姆定律，得I = U/R = 220V÷100Ω = 2.2A 将I的值代人焦耳定律的公式，得 Q=I²Rt=(2.2A)2 x 100Ω x 480s ≈ 2.3x105J 答:这个电热器产生的热量约为2.3x105J。 例题：如图所示,将两根长度、横截面积都相同的电热丝R1和R2串联在电路中，若R1=10R2,请问哪根火柴会先被点燃?（ ） A.在R1上的火柴 B.在R2上的火柴 C.同时点燃 D.无法确定 A 二、焦耳定律 Q=I²Rt 通电产生的热量与电能的关系： 纯电阻电路：将电能全部转化为内能的电路，如：热水器、电饭煲等； 非纯电阻电路：将电能转化为内能与其它能的电路，如：电动机 ； Q = W = Pt = UIt = I²Rt = U2·t/R Q ≠ W = Pt = UIt 二、焦耳定律：Q = I²Rt 通电产生的热量Q = 电路消耗的电能W 通电产生的热量Q ≠ 电路消耗的电能W。 1.电流热效应的应用 三、电流热效应的应用与控制 三、电流热效应的应用与控制 2.电流热效应的危害与控制 1.电阻R1 = 10Ω、电阻R2 = 5Ω，将两电阻串联接在一电源两端，已知通电1min 电阻R1产生的热量是600 J。 求：（1）通过R1的电流I1；（2）加在R2两端的电压U （3）R2 1min产生的热量 解：（1）根据焦耳定律Q=I2R1t可得I=Q/R1t=600J/10Ω×60s=1A 课堂练习 （2）R1与R2串联，串联电路电流处处相等，I2=I1=1A。 ∴U2=I2R2=1A×5Ω=5v （3）根据焦耳定律：Q=I2R2t=(1A)2×5Ω×60s=300J 1.电炉通电时，为什么电炉丝热得发红，而连接电炉的导线发热却几乎不被人们觉察？ 2.某一家用电饭煲的铭牌上标有“220V 500W”字样，当它正常工作时，它的电阻丝的电阻是多少？假如煮饭用了20min，则产生的热量为多少？ 课堂练习 P额 U2额 R= 500W (220V)2 = =96.8Ω Q = W = Pt =500W×1200s=6×105J Q=I²Rt 电流与通电时间相等，导线电阻远小于电热丝电阻 3.如图所示的电烙铁的规格为“220V  110W”，请回答下列问题： (1)该电烙铁正常工作时的电流为多少？ (2)该电烙铁正常工作时的电阻为多少？ (3)该电烙铁正常工作10min产生多少热量？ 课堂练习 解: (1)由P=UI 变形得I = P/U = 110W÷220V = 0.5A (2)由P=U2/R 变形得R = U2/P = (220V)2÷110W = 440Ω (3)由Q = W = P t = 110W×600s = 66000J (1)电路采用串联连接，便于控制甲、乙两瓶中电阻的          相同。锥形瓶中不装水而装煤油，主要是利用煤油的              ，它在短时间温度变化明显，实验效果好。 (2)实验中，乙瓶中的温度计示数升高得快，由此得出的实验结论是                                                                                       。 课堂练习 4.小明利用如图实验装置探究通电导体产生的热量与电阻大小的关系。甲、乙两瓶中装有质量与初温相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小，请完成下列填空。 电流 比热容小 电流与通电时间相同时，导体电阻越大产生的热量越多 本课结束， 下次课见！ $