自编人教版九年级物理第十八章第四节焦耳定律课件ppt.pptx

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1、郑州市启智中学王东风学习目标：学习目标：1、能通过生活实例，认识电流的热效应。能通过生活实例，认识电流的热效应。2、能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定、能在实验的基础上引出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。律进行计算。3、通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待、通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。问题。生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请同学们举例说明。生。请同学们举例说明。它们的共同特征它们的共同特征是什么？是什么？电能转化为内能电能转化为内能 电流通过导体时电流通过导体时电能电能转化成转化成内能内能，这个现象叫做这个现象叫做

2、电流的电流的热效应热效应。电流还有电流还有化学效应化学效应和和磁效应磁效应等等。上面这些生活中常用的电器上面这些生活中常用的电器有什么共同的有什么共同的特性特性？1、电流的热效应、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得发红，而导线却几乎不发热?提出问题提出问题：电流通过导体时产生热的多少跟什：电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关么因素有关?问题思考？问题思考？猜想四:.n现象一：电炉丝通电能产生热，不通电不产生热。现象一：电炉丝通电能产生热，不通电不产生热。n猜想二：电阻丝产生的热量与猜想二：电阻丝产生的热量

3、与通电时间通电时间有关。有关。n猜想三：导体通电时产生的热量多少与猜想三：导体通电时产生的热量多少与导导 体的电阻大小体的电阻大小有关。有关。n现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。现象二：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。n事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材事实：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材 料是铜。料是铜。n猜想一：电阻丝产生的热量与猜想一：电阻丝产生的热量与电流电流有关有关控制变量法猜想和假设猜想和假设n问题一：如何比较电流产生的热量的多少？问题二：研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？（即如何保持电流和时间相同？如何改变电阻大小？)问题三：研究电流产生的热量与不同电流大

4、小的关系？（即如何改变电流大小？如何控制电阻和时间相同？）设计实验 控制变量法问题一：如何比较电流产生的热量的多少？由于电流通过用电器所产生热量的大小不由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较，实验中怎样将它变易直接进行观察比较，实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢？为便于直接观察比较的现象呢？转换法转换法想一想想一想 议一议议一议问题一：如何比较电流产生的热量的多少？实验方法：转换法设计实验实验装置实验装置问题二：如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？实验装置实验装置R1=5 R2=10 A实验方法：控制变变量法问题三：如何控制电阻相同来研究电流产生的热

5、量与不同电流大小的关系？问题三：如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系？验装置验装置I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1 目标：目标：在电流相同、电阻不同时，产在电流相同、电阻不同时，产生电热的效果如何呢？生电热的效果如何呢？思考：思考：实验设计中，怎样保证电流等大？实验设计中，怎样保证电流等大？用什么仪器反映产生热量的多少？用什么仪器反映产生热量的多少？【演示实验演示实验1 1】想一想想一想 议一议议一议v电阻串联时电流相同。电阻串联时电流相同。vU U型管连接的容器加热后，温度升高，型管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。气体膨胀，压力变大，液面

6、升高。R1=5 R2=10 A请回答：请回答：看到了什么现象？看到了什么现象？得出了什么结论？得出了什么结论？现象现象：I I 相同时，相同时，R R 大的一边液面升的高，大的一边液面升的高，即升温快。即升温快。结论结论1 1：在电流和时间相同时，电阻越大在电流和时间相同时，电阻越大产生的热量越多产生的热量越多。思考：思考：此时，哪个电流小？此时，哪个电流小？为什么？为什么？并联分流的电阻为什并联分流的电阻为什么要放在盒子外面么要放在盒子外面?让相同的电阻，流过不同的电流，让相同的电阻，流过不同的电流，看效果会如何呢？看效果会如何呢？【演示实验演示实验2 2】右边的发热器电流小，因为并联的电右

7、边的发热器电流小，因为并联的电阻分去一半的电流。阻分去一半的电流。不让它产生的热量影响盒内的温度。不让它产生的热量影响盒内的温度。I=2I1IAR=5 R=5 R=5 I1看到了什么现象？说明了什么结论？看到了什么现象？说明了什么结论？电流电流 I I 大的液面升高快，即产生的热量大的液面升高快，即产生的热量Q Q 多。多。结论：结论：在电阻相同和时间相同时，通过在电阻相同和时间相同时，通过的电流越大，产生的热量越多。的电流越大，产生的热量越多。【跟踪思考跟踪思考】通过以上实验你能总结通过以上实验你能总结出什么规律？出什么规律？电阻上产生的电热与电阻大小和电阻上产生的电热与电阻大小和流过的电流

8、都有关，电阻越大，电流流过的电流都有关，电阻越大，电流越大，产生的热量越多。越大，产生的热量越多。焦耳（焦耳（James Prescott JouleJames Prescott Joule，1818188918181889），英国物理学家。用），英国物理学家。用近近 40 40 年的时间做了年的时间做了 400 400 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 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、电阻和通电时流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。间的关系。焦 耳Q =I R t 热量热量 电流

9、电流 电阻电阻 时间时间J =A S2，公式：，公式：意义：意义：单位：单位：二，焦耳定律二，焦耳定律：1，内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二，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，次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。跟通电时间成正比。(普遍适用)为什么用导线连接的电磁炉通电后，为什么用导线连接的电磁炉通电后，电炉很快发红发热，而导线却不热？电炉很快发红发热，而导线却不热？因因导导线线电电阻阻很很小小（0.010.0010.010.001），而而电电炉炉电电阻阻很很大大（几几十十、几几百百欧欧姆姆），串串联联时时导导线生热很微小，故感觉不热。

10、线生热很微小，故感觉不热。【问题思考问题思考】“试一试”：实例分析实例实例1 1：电褥子长时间通电容易起火，你能电褥子长时间通电容易起火，你能 解释么？解释么？实例实例2 2：电路短路会起火，你能解释么？电路短路会起火，你能解释么？实例实例3 3：拨打手机时间长了，手上有什么感拨打手机时间长了，手上有什么感 觉？怎么办？觉？怎么办？实例实例4 4：两个灯泡，亮度大的产生的热量一两个灯泡，亮度大的产生的热量一 定更多么？定更多么？1 1在在纯电阻电路纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等）中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时，当电流通过导体时，

11、电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q Q 就等于消就等于消耗的电能耗的电能W W，即，即Q=W =UIt=Pt=I2Rt2 2在在非纯电阻电路非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：主要转化为电机的机械能：W电电Q热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电能电能 内能内能+机械能机械能此时，只能用此时，只能用Q=Q=I I2 2RtRt（焦耳定律）（焦耳定律）来计算电热来计算电热1 1在在纯电阻电路纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉子等）中（如：电暖器，电饭锅

12、，电炉子等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时，当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q Q 就等于消就等于消耗的电能耗的电能W W，即，即Q=W =UIt=Pt=I2Rt2 2在在非纯电阻电路非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：主要转化为电机的机械能：W电电Q热热三、电能和电热关系三、电能和电热关系电能电能 内能内能+机械能机械能此时，只能用此时，只能用Q=Q=I I2 2RtRt（焦耳定律）（焦耳定律）来计算电热来计算电热只能

13、用只能用 W =UIt=Pt计算计算求电能，不能混用。求电能，不能混用。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内共内共产产生多少生多少热热量量?答答:在在 5 min 内共内共产产生生 6 480 J 热热量。量。解解:例题解析例题解析I=0.6 AUR36 V60 牛刀小试v（1）某某导导体体的的电电阻阻是是2，当当1A安安的的电电流流通过时，通过时，1分钟产生的热量是多少焦？分钟产生的热量是多少焦？。v2、一台电动机正常工作时线圈两端的电、一台电动机正常工作时线圈两

14、端的电压为压为380V，线圈的电阻为，线圈的电阻为2,线圈中的电线圈中的电流为流为10A,若这台电动机正常工作若这台电动机正常工作1秒钟，秒钟，牛刀小试v（1）某某导导体体的的电电阻阻是是2欧欧，当当1安安的的电电流流通过时，通过时，1分钟产生的热量是多少焦？分钟产生的热量是多少焦？解：Q=I2Rt =(1A)2 2 60S =120 J 答：1分钟产生的热量是120焦。2、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏，线圈的电阻为伏，线圈的电阻为2欧欧,线圈中的电流为线圈中的电流为10安安,若这台电动机正常工作若这台电动机正常工作1秒钟，秒钟，求：求：1）

15、消耗的电能）消耗的电能W。2）产生的热量）产生的热量Q。解：解：1）消耗的电能为）消耗的电能为:WUIt 380V10A1S 3800J 2）产生的热量为：）产生的热量为：QI2Rt (10 A)22 1S 200J答：答：消耗的电能是消耗的电能是3800焦；产生的热量是焦；产生的热量是200焦。焦。额定电压相同的灯泡，额定功率越大，额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，单位时间内产生的热量越多。电阻越小，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，这内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？是

16、怎么回事？【想想议议】v前者说电阻越小，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，前提条件是电压相同，v电压相同时，适用电压相同时，适用 ，R越小，越小，Q越大。越大。v而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条而后者说，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，件是电流相同，v电流相同时，适用电流相同时，适用 Q=I R t ，R越大越大Q越大。越大。两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。【想想议议】1电热的利用电热的利用-电热器电热器电

17、热器的优点电热器的优点:清洁卫清洁卫生，没有环境污染，热效率生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调高，还可以方便地控制和调节温度。节温度。四、电热的利用和防止四、电热的利用和防止定义：利用电流的热效应而制成的发热设备。原理：焦耳定律组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。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投影仪的散热窗投影仪的散热窗电动

18、机的外壳电动机的外壳 电动机的外壳有很多翼状散热片，使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风，也是为了降温。烧坏电器 导线绝缘皮 老化引起火灾1 1.电流的热效应电流的热效应定义：实质：2.2.焦耳定律的探究实验焦耳定律的探究实验3.3.焦耳定律焦耳定律内容：公式：4.4.电热的利用和防止电热的利用和防止【小结小结】1.电流通过导体时产生的热量跟电流通过导体时产生的热量跟_成正比，跟导体成正比，跟导体的的_成正比，跟成正比，跟_成正比，这个规律叫做焦耳成正比，这个规律叫做焦耳定律，数字定律，数字 表达式是表达式是_.2.电热器是利用电流的电热器是利用电流的_效应制成的，它的主要部件是效应制成的，它的

19、主要部件是_.电流流过电热器所做的功全部用来产生电流流过电热器所做的功全部用来产生_.电流的平方电流的平方电阻电阻通电的时间通电的时间Q=I2Rt热热发热体发热体 热量热量当堂检测l3、标有“220V 40W”电热器安装在220V的电路中，工作100s后，所消耗的电能是 J，产生的热量是 Jl4、下列电器中，不属于电热器的是（）lA电饭锅 B.电熨斗 C.电风扇 D.电烤炉40004000Cl5、家庭电路使用的电炉，电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接导线却不热，这是因为（）lA.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大lB.通过电炉丝电流比通过连接导线的电流小lC.电炉丝两端电压比连接导线两端电压小lD.电炉丝的电阻比连接导线的电阻大D6.如图如图9-3-5所示，所示，a、b相同容器中分别装有相同质量相同容器中分别装有相同质量的水，水中的电阻丝的阻值分别的水，水中的电阻丝的阻值分别 为为R1和和R2，且，且R1R2，则闭分开关，则闭分开关S后，后，a、b容器中水温上容器中水温上 升较快的是升较快的是()A.a容器中的水容器中的水B.b容器中的水容器中的水C.a、b容器中的水温上升的快慢一样容器中的水温上升的快慢一样D.无法判断无法判断B图图9-3-5