初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第4节 焦耳定律多媒体教学ppt课件

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素养目标新课导入新课教学课堂小结课堂练习
认识电流的热效应。通过探究,知道电流的热效应与哪些因素有关。
通过实验，培养学生观察、分析和概括能力。
通过实验探究，了解控制变量的物理方法，提高实验探究能力和思维能力。
会解释生活中的一些电热现象,通过学习电热的利用和防止,学会辩证地看待问题。
上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要玩电脑。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电脑也没打开，很高兴。 可是 ，后来发现小刚说了谎。
谁知道他爸爸是根据什么道理判定的吗？
用手摸一下电脑屏幕或后盖
你有类似的经历吗，这个故事对你有什么启示？
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，这个现象叫做电流的热效应。利用电流的热效应来加热的设备——电热器。
灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？
家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾，这又是为什么？
电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?
1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大
2.可能与电流有关。电流越大，电流热效应越大
3.可能与通电时间有关。通电时间越长，电流热效应越大
讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用什么方法去研究？
讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？这种研究方法叫什么法？
电热——气体（或液体）受热膨胀.观察产生热量的多少
实验1：研究电热与电阻关系
控制不变的量是：_____ _____
两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。如图所示，两个容器中都有一段电阻丝，将两容器中的电阻丝串联起来接到电源的两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一段时间后，比较两个U形管中液面高度的变化。
现象：电阻较大的这边的液柱上升较高．
　 在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。
实验2：研究电热与电流关系
两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。如图所示，两个密闭容器中的电阻丝阻值一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻丝和这个容器内的电阻丝并联，因此通过两容器中电阻丝的电流不同。在通电时间相同的情况下，比较两个U形管中液面高度的变化。
　 在电阻相同、通电时间相同的情况下，电流越大，产生的热量越多。
现象：给同一个电阻通电的时间越长，液柱上升较高。
在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，这个电阻产生的热量越多。
实验3：研究电热与通电时间的关系
电流通过电阻产生热量的多少与电流、电阻和通电时间都有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。
I与t相同，R越大，Q越多R与t相同，I越大，Q越多R与I相同，t越大，Q越多
英国物理学家焦耳做了大量的实验，于1840年最先精确地确定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.
焦耳 (1818－1889)
焦耳定律的内容：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。
热量 电流 电阻 时间
J A Ω S
纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+其它形式的能
一根60Ω 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？
分析：先利用欧姆定律计算出通过电阻丝的电流，再利用焦耳定律公式计算电流产生的热量。
一电热水器电阻丝的阻值为50 Ω,正常工作时的电流为4 A,工作10 min放出的热量为多少焦?
解:工作10 min放出的热是:Q=I2Rt=(4 A)2×50 Ω×10×60 s=4.8×105 J.
当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即Q = W = UIt = I2Rt (如：电暖器，电饭锅，电炉子等)
此时：Q=W=Pt=UIt =
当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：
应用解释：导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？ 答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J
　　一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
　　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?
前者说电阻越小，正常工作时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。
纯电阻电路 Q=W
电功、电功率、焦耳定律计算公式及其适用范围
电热器的优点：清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。
利用微型风扇为电脑散热
电视机的后盖有很多散热孔
2．标有“4 V　4 W”和“6 V　9 W”的两个定值电阻，串联起来接在8 V的电路上，则它们在相同的时间内产生的热量之比为(　　)A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶4
3．用如图所示的装置探究“影响电流热效应的因素”。电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1