秋九级物理全册电功率第节焦耳定律新版新人教版

秋九级物理全册电功率第节焦耳定律新版新人教版第1页/共34页

问题思考

多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾视频：学习新知第2页/共34页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为内能，这种现象叫做电流的热效应.第3页/共34页灯泡接入电路中时，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？烫手不烫手第4页/共34页着火了！why？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？第5页/共34页烫手不烫手家庭电路中使用功率过大的用电器可能引起火灾。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。要解释上述两个现象，我们必须研究电流产生的热量与哪些因素有关.第6页/共34页思考：1.灯泡和电线串联在电路中，电流相同，灯泡热得发光，电线却不怎么热，这是为什么？2.相同的导线如果将灯泡换成大功率的电炉，电线将显著发热，甚至烧坏电线，这又是为什么？3.电熨斗，它通电的时间过长，会产生更多的热量，一不小心，就会损坏衣料。这又是为什么？第7页/共34页电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？第8页/共34页[猜想与假设]1.可能与电阻有关。电阻越大，电流热效应越大电流的热效应与那些因素有关？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，电流热效应越大第9页/共34页讨论1.当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？[设计实验]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？转换法电热——气体（或液体）受热膨胀.观察产生热量的多少第10页/共34页实验过程与实验现象：（1）在电流和时间相同的情况下，研究热量和电阻的关系；（2）在电阻和时间相同的情况下，研究热量和电流的关系；（3）在电流和电阻相同的情况下，研究热量和时间的关系.第11页/共34页实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA在电流相同、通电时间相同的情况下，研究电热与电阻的关系.第12页/共34页电阻丝在电流、通电时间相同时，阻值

大

的电阻产生的热量多.实验1：研究电热与电阻关系第13页/共34页实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1在电阻相同、通电时间相同的情况下，研究电热与电流的关系.第14页/共34页电阻丝在电阻、通电时间相同时，电流

大

的电阻产生的热量多.实验2：研究电热与电流关系第15页/共34页电阻丝在电流、电阻相同时，通电时间

长

的产生的热量多.实验3：研究电热与通电时间关系第16页/共34页1.I与t相同，R越大，Q越多2.R与t相同，I越大，Q越多3.

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.

实验结论：第17页/共34页焦耳定律Q=I²Rt热量电流电阻时间JAΩS公式：意义：单位：焦耳定律内容：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.

焦耳

(1818－1889)第18页/共34页纯电阻电路:电能→内能

QI2Rt

WUIt=M非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WE其

+QUIt

I2Rt=Q＞第19页/共34页

例1：一根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。解：例题第20页/共34页

例2一电热水器电阻丝的阻值为50Ω,正常工作时的电流为4A,工作10min放出的热量为多少焦?解:工作10min放出的热是:Q=I2Rt=(4A)2×50Ω×10×60s=4.8×105J.第21页/共34页拓展延伸

从前面学习知道，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.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？

根据焦耳定律和欧姆定律，电流通过用电器的单位时间内产生的热量为Q/t=I2R

或Q/t=U2/R.其中Q/t=I2R表示通过用电器的电流相等时，用电器电阻越大，单位时间内产生的热量越多；Q/t=U2/R

表示用电器的两端的电压相等时，用电器电阻越小，单位时间内产生的热量越多。因此，两者是不矛盾的。第22页/共34页前面两个现象的解释1第一个为什么

因为灯泡和电线流过相同的电流，灯泡发光时的电阻比电线的电阻大得多，根据焦尔定律Q=I2Rt

可知，在相同的时间内电流通过灯泡产生的热量比通过电线产生的热量大得多。因此，灯泡热得发光，电线的发热却察觉不出来。第二个为什么

大功率的用电器用电线连接在照明电路中时，由于照明电路的电压是一定的，从P=UI

可知，在电线的电阻相同的情况下，跟用电器相连的电线中通过的电流比跟灯泡相连的电线中通过的电流大得多。根据Q=I2Rt

可知，在相同的时间内电流通过跟用电器相连的电线产生的热量比通过跟灯泡相连的电线产生的热量大得多。因此跟用电器相连的电线显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。2讨论第23页/共34页1.电热的利用：电热水器、电饭锅、电熨斗、电孵化器等等.2.电热的防止：电视机后盖的散热窗、电脑主机里面的小电风扇等等.电热的利用和防止第24页/共34页研究电热跟哪些因素有关:1.猜想:电热Q跟电流I、电阻R和通电时间t有关.2.研究方法:控制变量法(1)研究电热Q跟电阻R的关系.条件:电流I、通电时间t相同.结论:电阻R越大,电热Q越多.(2)研究电热Q跟电流I的关系.条件:电阻R、通电时间t相同.结论:电流越大,电热越多.(3)研究电热Q跟通电时间t的关系.条件:电流I、电阻R相同.结论:通电时间越长,电热越多.焦耳定律1.内容:2.公式:Q=I2Rt3.单位:I-安,R-欧,t-秒,Q-焦.第25页/共34页1.如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列分析正确的是

(

)A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大检测反馈第26页/共34页

解析:甲、乙两次实验中用到的研究方法是控制变量法和转换法,A正确;甲实验两电阻丝串联,通过电阻丝的电流和通电时间相同,右侧电阻阻值大,由焦耳定律可知,右侧电阻产生热量多,右侧容器内空气吸收的热量多,B错误;乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,左右空气盒中电阻丝阻值和通电时间相同,通过电阻的电流不同,所以研究电流产生的热量与电流的关系,C错误;乙实验,右侧电阻丝与另一电阻丝并联,左右空气盒中电阻丝的电阻和通电时间相同,由焦耳定律可知,左侧电阻产生热量多,则左侧容器内空气吸收的热量多,气体压强大,即左侧U形管中液面的高度差比右侧的大,D错误.故选A.第27页/共34页1.如图是研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验,下列分析正确的是

(

)A.甲、乙两次实验都应用了控制变量法B.甲实验通电一段时间后,左侧容器内空气吸收的热量更多C.乙实验是为了研究电流产生的热量与电阻的关系D.乙实验通电一段时间后,右侧U形管中液面的高度差比左侧的大A检测反馈第28页/共34页2.如图所示电路中,已知R1>R2,闭合开关S后

(

)A.电流通过R1,R2产生的热量Q1<Q2B.通过R1,R2的电流I1>I2C.R1,R2两端的电压U1>U2D.R1,R2消耗的电功率P1>P2A第29页/共34页

3.一根阻值为50Ω的电阻丝,两端加上100V的电压时,通电1min所产生的热量为

J,电阻丝消耗的电功率为

W.

1.2×104

200第30页/共34页4.家庭浴室中常用的暖灯型浴霸由四只标有“220V

750W”的同规格发热灯组成,当四只灯泡同时正常工作100s时,发热灯产生的热量是

J,此过程能使浴室内10kg空气的温度从10℃上升到25℃,空气的比热容为1.0×103J/(kg·℃),则浴霸加热浴室内空气的能量转化率是

%.

第31页/共34页解析:四只灯泡同时正常工作时的功率:P=P额×4=750W×4=3000W;它们同时正常工作100s时,产生的热量是:Q=W=Pt=3000W×100s=3×105J.浴室内空气吸收的热量:Q吸=cmΔt=1.0×103J/(kg·℃)×10kg×(25℃-10℃)=1.5×105J;浴霸加热浴室内空气的能量转化率:第32