九年级物理全一册18.4焦耳定律课件新人教版.ppt

焦耳定律焦耳定律 第十八章第十八章 第节第节 上周六，我们班刘炜琨同学的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，刘炜琨刚看过电视。用手一摸电视机后盖生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。电热器水用管状电热器热水器饮水机电熨斗电烤箱电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。一、电流的热效应一、电流的热效应电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却电炉丝和导线通过电流相同，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电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?想想议议想想议议演示电阻丝电阻丝结论：结论：在电流、通电时间相同时在电流、通电时间相同时，阻值，阻值 大大 的的电阻产生的热量多。电阻产生的热量多。探究一：产热多少与电阻大小的关系探究一：产热多少与电阻大小的关系实验验证实验验证实验验证实验验证演示电阻丝电阻丝结论：结论：在电流、电阻相同时在电流、电阻相同时，通电时间，通电时间 长长 的产生的热量多。的产生的热量多。探究二：产热多少与通电时间的关系探究二：产热多少与通电时间的关系实验验证实验验证实验验证实验验证演示电阻丝电阻丝结论：结论：在通电时间、电阻相同时在通电时间、电阻相同时，电流越，电流越 大大 的的产生的热量多。产生的热量多。探究三：产热多少与电流大小的关系探究三：产热多少与电流大小的关系返回返回实验验证实验验证实验验证实验验证电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关电流通过导体时产生热的多少与什么因素有关?演示实验演示实验实验装置实验装置实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系R1=5 R2=10 A在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。生的热量越多。实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越在电阻相同、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大，这个电阻产生的热量越多。多。观察实验观察实验焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 年的时间做了年的时间做了 400 多次实验，多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实研究热和功的关系。通过大量的实验，于验，于 1840 年最先精确地确定了电年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。时间的关系。焦焦 耳耳1内容：内容：电电流通流通过导过导体体产产生的生的热热量跟量跟电电流的二次方成正比，跟流的二次方成正比，跟导导体的体的电电阻成正比，跟通阻成正比，跟通电时间电时间成正比。成正比。2公式：公式：Q=I2Rt3单单位：焦耳（位：焦耳（J）二、焦耳定律二、焦耳定律1当当电电流通流通过导过导体体时时，如果，如果电电能全部能全部转转化化为为内能，而没有同内能，而没有同时时转转化成其他形式的能量，那么化成其他形式的能量，那么电电流流产产生的生的热热量量Q就等于消耗的就等于消耗的电电能能W，即，即Q=W =UIt=I2Rt如：如：电电暖器，暖器，电饭锅电饭锅，电电炉子等。炉子等。2当当电电扇工作扇工作时时，消耗的，消耗的电电能主要能主要转转化化为电为电机的机械能：机的机械能：WQ热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电电能能 内能内能+机械能机械能Q=I2Rt=(0.6 A)260 W W300 s =6 480 J 一根一根 60 的的电电阻阻丝丝接在接在 36 V的的电电源两端，在源两端，在 5 min内共内共产产生多生多少少热热量量?答答:在在 5 min 内共内共产产生生 6 480 J 热热量。量。解解:例例题题I=0.6 AUR36 V60 额额定定电压电压相同的灯泡，相同的灯泡，额额定功率越大，定功率越大，电电阻越小，正常工作阻越小，正常工作时单时单位位时间时间内内产产生的生的热热量越多。可是按照焦耳定律，量越多。可是按照焦耳定律，电电阻越大，阻越大，单单位位时间时间内内产产生的生的热热量越多。二者似乎有矛盾，量越多。二者似乎有矛盾，这这是怎么回事是怎么回事?想想议议想想议议答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作正常工作时时单位时间内产生的热量越多，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。应该特别注意条件。1电热的利用电热的利用利用电热孵化器孵小鸡利用电热孵化器孵小鸡用来加热用来加热电热器的优点电热器的优点:清洁卫生，没有环清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。和调节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止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。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。2电热的危害电热的危害 我们知道我们知道P=I2R，你能用它解释下面的问题吗？，你能用它解释下面的问题吗？电炉丝接入电路中时，电炉丝热得发红，而跟电电炉丝接入电路中时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝串联的导线却几乎不发热。这是为什么炉丝串联的导线却几乎不发热。这是为什么?问题问题1：因为电炉丝与导线是串联，根据因为电炉丝与导线是串联，根据P=I2R可知：通过电炉丝和导可知：通过电炉丝和导线的线的电流相等，电炉丝比导线电阻大，所以电炉丝产生的热量电流相等，电炉丝比导线电阻大，所以电炉丝产生的热量多。多。因此电炉丝热得发红，而导线不热。因此电炉丝热得发红，而导线不热。为什么接在家庭电路中的灯泡，为什么接在家庭电路中的灯泡，100W100W的要比的要比15W15W的亮的亮得多？得多？问题问题2：在上节课，我们知道在上节课，我们知道 ，你能用它解释下面的问题吗，你能用它解释下面的问题吗？因为两灯泡是并联，根据因为两灯泡是并联，根据 可知：灯泡两端的可知：灯泡两端的电压相电压相等，等，100W的灯泡比的灯泡比15W的灯泡电阻小，所以的灯泡电阻小，所以100W的灯泡产生的灯泡产生的热量多。的热量多。因此因此100W比比15W灯泡更亮。灯泡更亮。电动机电动机1.能量转化：能量转化：电能电能=机械能机械能+内能内能2.总功（电能）：总功（电能）：W总总=UIt3.有用功（机械能）：有用功（机械能）：W有有=Gh4.额外功（内能、热量）：额外功（内能、热量）：1.有一台直流电动机在有一台直流电动机在220V的电压下工作时，电流为的电压下工作时，电流为35A。用它匀速提升质量为。用它匀速提升质量为1400kg的货物，在的货物，在2s内提升内提升了了1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问：。设电动机输出的能量全部用来提升货物。问：1）2s内电动机对货物做了多少功？内电动机对货物做了多少功？2）这期间电动机的效率是多少？）这期间电动机的效率是多少？3）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？）电动机消耗的电能转化成了哪些形式的能量？典型例题典型例题2.在学了电学知识后，小明与同学合作组装了一个如图所示的实验装置，在学了电学知识后，小明与同学合作组装了一个如图所示的实验装置，他想通过该实验测算小电动机提升重物的效率。当他闭合开关后，通过他想通过该实验测算小电动机提升重物的效率。当他闭合开关后，通过调整实验装置，使钩码在调整实验装置，使钩码在10s内匀速上升了内匀速上升了0.6m，并观察到电压表和电，并观察到电压表和电流表的示数分别为流表的示数分别为3V和和0.2。已知钩码的质量为。已知钩码的质量为50g，求：，求：电动机在钩码匀速上升的电动机在钩码匀速上升的10s内消耗的电能。内消耗的电能。在钩码匀速上升的过程中，电动机提升钩码的效率为多少？在钩码匀速上升的过程中，电动机提升钩码的效率为多少？典型例题典型例题3.如如图图所示的所示的电动电动机是一种使用广泛的机是一种使用广泛的动动力机械，从能量力机械，从能量转转化的角度看化的角度看它主要是把它主要是把电电能能转转化化为为机械能，机械能，还还有一部分能量在有一部分能量在线线圈中以圈中以热热量的形式散量的形式散失掉。失掉。现现有一台有一台电动电动机，当机，当电动电动机两端加机两端加220V电压时电压时，通，通过电动过电动机机线线圈圈的的电电流流为为50A。问问：（1）每分）每分钟该电动钟该电动机消耗的机消耗的电电能是多少，能是多少，（2）已知）已知电电流通流通过导过导体体时产时产生的生的热热量量Q=I2Rt（其中（其中I、R和和t分分别别表示通表示通过过导导体的体的电电流、流、导导体的体的电电阻和通阻和通电时间电时间），若），若该电动该电动机机线线圈的圈的电电阻是阻是0.4，则线则线圈每分圈每分钟产钟产生的生的热热量是多少量是多少?（3）这这台台电动电动机每分机每分钟钟所做的机械功是多少所做的机械功是多少?典型例题典型例题课堂小结课堂小结焦耳定律的焦耳定律的实验和内容实验和内容电热的利用和电热的利用和危害危害