粤沪版九年级物理上册 （探究焦耳定律）电能与电功率课件教学

第十五章电能与电功率探究焦耳定律理物

课标与考点课程标准核心考点通过实验，探究并了解焦耳定律。用焦耳定律说明生产、生活中的一些现象。探究通电导体放出的热量与那些因素有关，焦耳定律。自主学习把手靠近发光的白炽灯泡，会感到灯泡发热给电热水壶通电可以将其中的凉水加热给电烤箱通电可以将其中的面包烤熟这些热量是从哪里来的呢？自主学习1．电流通过导体，导体会

的现象叫做电流的热效应。2．焦耳定律的内容____________________________________________________________________________________________，这个规律叫做焦耳定律。公式表示为

。电流流过导体时产生的热量，发热Q=I2Rt跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。焦耳自主学习非纯电阻电路：W总＞Q(W总＝UIt=W外＋Q)Q=W=UIt=I2Rt根据欧姆定律U=IR又W=UIt，若电流做的功全部用来产生热量即Q=W注意：焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用以下公式来计算热量。

课堂导学1．电炉丝工作时，电炉丝与它的连接导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？因为__________________________________________________________________________________________________。

电炉丝的电阻大，导线的电阻小，根据公式Q=I2Rt可知，在电流及通电时间相同时，电炉丝产生的热量多课堂导学2．电热既有有利的一面，也有不利的一面。家里的

、

、

和

等都是利用电热的例子；而电视机后盖有很多孔，这是为了

。电熨斗电热水壶电吹风电饭锅散热电饭煲电熨斗电热水壶电吹风课堂训练知识点探究通电导体放出的热量与哪些因素有关1．小宇同学按如图15.4-1所示的装置，研究“电流通过导体时产生的热量与导体电阻大小的关系”。图中两个烧瓶内盛有质量和初温相同的煤油，温度计显示煤油的温度，两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，已知铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻小。图15.4-1课堂训练图15.4-1（1）闭合开关后，通过两段金属丝中的电流是

的。（2）一段时间后，可观察到A瓶中温度计的示数

（选填“大于”“小于”或“等于”）B瓶中的温度计的示数。（3）由上述实验可知，在电流和通电时间都相同时，导体电阻越大，产生的热量越

。相等小于多课堂训练2．在探究“电流的热效应”实验中，小明将两段粗细一样、长度不同的电阻丝串联起来，接在电源上，并在两段电阻丝上用蜡各粘定一根火柴，如图15.4-2所示。（1）我们知道，电流通过导体产生热量的多少与电流、电阻、通电时间都有关系，而小明的实验装置是为了探究电流产生的热量与

的关系。（2）这个实验看到的现象是

（选填“左”或“右”）边电阻丝上的火柴先掉下来。电阻左图15.4-2课堂训练知识点焦耳定律3．一根阻值为100Ω的电阻丝通电100s，通过电阻丝的电流是2A，则电流产生的热量为

J。4．把电阻值不同的两段电热丝串联起来，通电时间相同，流过它们的电流和产生的热量的关系是（）A．电流相等，热量相等B．电流相等，热量不等C．电流不等，热量相等D．电流不等，热量不等40000B课堂训练5．家庭电路中使用的电炉，它的电炉丝与导线是串联的，当电炉丝发热发红时，连接的导线却不怎么热。这是因为（）A．通过电炉丝的电流比通过导线的电流大B．通过电炉丝的电流比通过导线的电流小C．电炉丝两端的电压比导线两端的电压小D．电炉丝的电阻比导线的电阻大D课堂训练知识点电流热效应的应用与控制6．下列情况中是为了防止电热危害的是（）A．电视机背后有散热窗B．家电长时间不使用，隔一段时间要通电一次C．家庭电路一般要安装漏电保护器D．大型爆破工程用电热引爆炸药A课堂训练7．有额定电压和额定功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯，各自在额定电压下正常工作相同的时间，它们产生的热量（）A．一样多B．电风扇最多C．电烙铁最多D．日光灯最多C课后巩固1．标有“220V40W”的电热器安装在220V的电路中，工作100s后，所消耗的电能是

J，通过电热器的电流约是

A，产生的热量是

J2．某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min能产生

J的热量。3．一个额定功率是450W的电饭锅，在220V的额定电压下使用，每分钟产生

J的热量。400040000.1827000480课后巩固4．下列电器中，不属于电热器的是（）A．电饭锅B．电熨斗C．电风扇D．电烤炉5．下列家用电器中，要防止电热产生危害的是（）A．电饭锅B．电热水器C．电熨斗D．电视机CD课后巩固6．把两根电阻丝串联后接到电源上，放出热量较多的一定是（）A．电流较强的B．电压较大的C．电阻较小的D．以上三个都对B课后巩固7．将规格都是“220V100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关说法中错误的是（）A．三个电器产生的热量一样多B．电流通过三个电器做功一样多C．三个电器消耗的电能一样多D．电烙铁产生的热量最多A课后巩固8．如图15.4-3所示，在四个相同的水槽中盛有质量和温度都相同的纯水，现将阻值为R1、

R2的电阻丝（R1<R2），分别按以下的四种方式连接放入水槽，并接入相同的电源。通电相同时间后，水温最高的是（）

ABCDD图15.4-3课后巩固9．如图15.4-4所示是探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”的实验装置。

（1）实验中通过观察

来比较电流产生的热量的多少。温度计的温度变化图15.4-4课后巩固（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲、乙两瓶中要装入

相等、初温相同的同种液体。（3）为了在较短时间内达到明显的实验效果，实验时选用煤油而不选水，是因为煤油的比热容_______（选填“大于”“小于”或“等于”）水的比热容。（4）实验结论是：在电流、通电时间相同时，

，产生的热量越多。质量小于电阻越大课后巩固10．（2019·广东省）如图15.4-5所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60Ω。只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6A。求（1）电源的电压；图15.4-5解：（1）只闭合开关S0时，只有R2接入电路。R2两端的电压为U2=I2R2=0.2A×60Ω=12V电源电压为U=U2=12V课后巩固10．（2019·广东省）如图15.4-5所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60Ω。只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6A。求（2）电阻R1的阻值；图15.4-5

课后巩固10．（2019·广东省）如图15.4-5所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60Ω。只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6A。求（3）开关S0、S1均闭合后，通电10s电路消耗的总电能图15.4-5

培优提升1．小明要用图15.4-6所示的实验器材探究“电压一定时，电流热效应与电阻的关系”。其中瓶内电阻丝的长度、粗细都相同。（1）请你用笔画线代替导线，帮他把电路连接完整。图15.4-6培优提升（2）电流产生热量的多少不易直接测量。因此，在这个实验中是通过______________________来显示电流产生热量的多少的。像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。这种方法在物理学的研究中经常用到，请你列举一例：____________________________________________________________。（3）在这个实验中，除了控制电压一定外，还要控制的量有________________、________________。（写出两点即可）（4）在这个实验中，若两个电阻丝的通电时间相同，则__________瓶内温度计的示数升高得多。温度计示数变化

摩擦力大小转换成弹簧测力计示数（答案合理即可）通电时间煤油的初温和质量甲培优提升2．小明家的太阳能热水器可以储水100kg，天气好时，吸收的太阳辐射可以使水的温度升得足够高；阴雨天可用电辅助加热，它的电加热棒的额定电压是220V，额定电功率是2000W。（1）若在阳光的照射下，100kg水的温度从20℃上升至50℃，则吸收的太阳能是多少？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]解：（1）Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(50℃-20℃)=1.26×107J培优提升（2）若在阴雨天仅用电加热棒在额定电压下将这些水加热，使之升高相同的温度，则需要加热多长的时间？（设消耗的电能全部转化为水吸收的内能）（3）实际上用电加热棒加热的时间需要2h，请你写出产生这种现象的两个原因。

第十五章电能与电功率探究焦耳定律

【学习目标】1．知道电流的热效应及其在实际中的应用与控制.2．通过实验探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关.在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法.3．了解焦耳定律，用焦耳定律说明生活、生产中的一些现象，会用焦耳定律进行简与的计算.核心考点：电热的计算.【课前预习】1.电流通过导体时，通电导体产生的热量,

跟

成正比，跟

成正比，跟

成正比．2.科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神，英国物理学家

做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系．为了纪念他做出的贡献，人们将他的名字命名

为

的单位．3.一根阻值为10Ω的电阻丝，通过的电流为2A，通电20s电流产生的热量为

J．电流的平方导线的电阻通电的时间焦耳热量800【课堂精讲】知识点1.通电导体放出的热量跟哪些因素有关（1）猜想与假设：通电导体放出的热量可能与导体的电阻、导体中的电流和通电时间有关（2）设计实验

为了比较电阻丝产生热量的多少，可以将电阻丝浸没在一定质量的煤油中，通电时电阻丝产生的热量会被煤油吸收，煤油的温度就会升高.通电导体放出的热量越多，煤油吸热后升高的温度也越多.我们可以通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少.a．探究导体产生的热量跟电阻的关系要探究导体产生的热量跟电阻的关系，应选择两个阻值不同的电阻丝（如电阻为5的铜丝和电阻为10的镍铬合金丝）来进行实验.研究时要控制通过两个电阻丝的电流大小相等，因此，可将两个电阻丝串联在电路中.同时，注意通电时间的控制.b．探究导体产生的热量跟电流的关系要探究导体产生的热量跟电流的关系，应保持电阻值和通电时间不变，改变通过电阻丝的电流，这可以跟电阻丝串联一个滑动变阻器，通过移动滑动变阻器的滑片来改变电路中的电流.(3)进行实验：a.按电路图连接电路，通电前，先记下瓶中煤油的初始温度t0；通电后，没经过相同的时间（如1min），就记录一次两支温度计的示数，并记录在表一中.

温度t/oC电阻R/t0t1t2t3t4R1=`R2=`b.保持通电时间相同，调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小，观察R1电阻丝所在液体的变化，将测量记录结果记录在表二中.

温度t/oC电阻I/At0t1t2t3t4I1=I2=I3=（4）实验结论：a．当电流一定时，导体的电阻越大，热量产生的热量就越多b．当电阻一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多c．实验还得出，通电时间越长，导体产生的热量越多通电导体产生的热量与导体的电阻、导体中的电流以及通电时间有关.导体的电阻越大、通电时间越长，通电导体产生的热量越多.【例1】小明利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”．图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油，温度计可显示瓶中煤油的温度，煤油中都浸着一段横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝，已知甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长．（1）请用笔画线代替导线将电路连接完整，

要求闭合开关、滑动变阻器的滑片向右移动时电路中电流变大；（2）正确连接电路，闭合开关后，可以观察到

（选填“甲”或“乙”）瓶中温度计的示数升高得更快，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，产生的热量越多．（3）利用此装置还可探究电流通过导体产生的热量与

的关系，实验时移动滑动变阻器的滑片，观察

（选填“同一”或“不同”）烧瓶内的温度计示数升高的快慢．（4）小明认为，将该装置改进后，还可以做“比较水和煤油比热容的大小”的实验，则他应将其中一烧瓶中的煤油换成水，对这部分水的具体要求是

，并且要使甲、乙两烧瓶中金属丝的电阻

．水和煤油吸热的多少是通过

来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）．通过实验，发现水的温度上升较慢，表明

的比热容比较小．【练习1】小明利用图所示的实验装置探究“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都相同的煤油，甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小．（1）实验中煤油吸热的多少是通过__________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）．（2）为了在较短的时间内达到明显的实验效果，小明选用煤油而不用水做实验，是因为煤油的比热

容

水的比热容．（选填“大于”或“小于”）．（3）通电一定时间后，乙瓶中的温度计示数升高的快，由此得出的实验结论是

．（4）该实验中用到的研究物理问题的方法是

．温度计示数小于在电流和通电时间相同时，导体电阻越大产生的热量越多控制变量法知识点2.焦耳定律（1）内容：电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比.这个规律叫做焦耳定律.（2）公式：Q=I2RtQ表示电流流过导体时产生的热量，单位是J；I表示通过导体的电流，单位是A；R表示导体的电阻，单位是；t表示通电时间，单位是s.（3）导出公式：Q=Pt；Q=UIt；Q=这三个公式只适用于电能全部转化为内能的情况，也就是电流所作的功全部用来产生热量的纯电阻电路中.【例2】（2014•遵义）一台电炉通电后电炉丝热的发红，与电炉丝连接的导线却不怎么热，这台电炉的额定电压为220V，额定功率为1100W，与电炉丝连接的导线的电阻为0.1Ω，电炉正常工作10min，通过导线的电流为

A，导线上产生的热量是

【练习2】（2014•达州）一台线圈电阻为0.3Ω电动机，接在12V的电源上时，通过电动机的电流为0.5A，在2min内电流产生的热量是

J，转化成的机械能是

J．9711知识点3.电流热效应的应用的控制（1）电流热效应的应用电热器是利用电热的主要设备，它是利用电流的热效应来加热的设备.如：电烙铁、电熨斗、电炉、电热毯、电饭锅等.（2）电流热效应的控制对于不予要热量的用电器，电流热效应是一种浪费甚至会造成危害，因此就有必要把这部分热量散发出去.如电视机后盖上开了很多孔来通风散热，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，这些都是为了把电热及时的散发出去.【例3】电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为（）A．导线的绝缘皮隔热B．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流C．导线散热比电熨斗快D．导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻【练习3】下列情况中不属于防止电热危害的是（）A．电视机的后盖有许多孔B．电脑机箱内有小风扇C．电动机外壳有许多散热片D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次D【随堂检测】1.（2014•无锡）为了探究“电流通过导体产生的热量跟什么因素有关”，某同学将两段阻值不同的电阻丝R1、R2分别密封在两个完全相同的烧瓶中，并设计了如图所示的甲、乙两套装置，已知所用蓄电池电压相等且保持不变，R1＜R2，装入烧瓶的煤油质量相等，下列有关此探究活动的各种表述，错误的是（）A．在此实验中，电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的B．甲装置可探究电流通过导体产生的热量与

电阻是否有关C．比较相同通电时间内a，c两支温度计示数变

化情况，可探究电流产生的热量与电流是否有关D．在相同的通电时间内，d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多D2.（2014•衡阳）将两根电阻丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等质量煤油中，串联接入电路，R1：R2=2：3．通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（）A．3：2B．2：3C．4：9D．9：43.下列例子中，能防止电热危害的是（）A．供取暖用的电褥子B．高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置C．收音机、电视机的机壳上有许多小孔D．孵化家禽的电热孵卵机BC4.（2014•东营）热熔胶在室温下为固体，加热变为较强粘性的液体，冷却后，将物体牢牢地粘在一起，如图是热熔胶枪的外形，在枪嘴内有电热丝．电热丝的电阻是1000Ω，通过的电流是0.2A时，1min产生的热量是

J24005.如图是“探究电流的热效应跟电阻大小关系”的实验装置示意图．A、B两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶A内的金属丝电阻较小，烧瓶B内的金属丝电阻较大．实验中应使两瓶中盛装的煤油质量

（选填“相等”或“不相等”）．当开关闭合后，

（选填“A”或“B”）瓶中温度计示数上升较快相等B6.（2014•长沙）在做“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验时，小于采用了如图甲所示的实验装置．两个透明的容器中密闭了等量的空气，U型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化（1）若通电时间相同，发现B玻璃管内液面上升较高，这表明：在电流和通电时间相同的情况下，导体的

越大，产生的热量越多．（2）小刚采用了如图乙所示的实验装置，通电相同时间，发现A玻璃管液面上升较高，这表明：在电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的

越大，产生的热量越多．（3）该实验中用到的研究物理问题的方法是

法和转换法．电阻电流控制变量第十五章复习课考点1.电能和电能表考点分析：本考点的考查重点是由电能表的读数及电能表中的各参数的意思，电能的计算.1.电能表的重要参数：（1）“220V”是指电能表的额定电压是220V；（2）“10（20）A”是指这个电能表的标定电流为10安，额定最大电流为20安；（3）“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；（4）“600r/kW·h”指这个电能表每消耗一度电表盘转600转.1.（2006广东，15，1分）电学仪器正常使用时示数如下图所示，电能表读数为

kW·h。

2.（2014广东，19，2分）底电能表示数如图5所示，6月底电能表示数为100.0kW•h，那么6月份他家消耗了

kW·h的电能，在某段时间内，转盘转过了400转，表示此段时间内他家用了

度电．757.868.00.163.（2010广东，20，4分）小明学习了电功率的知识后，想利用家里的电能表（如图）和手表，测出一些家用电器的有关数据．（1）当家里只有一台电冰箱在正常工作时，他测出电能表1分钟转了3圈，求电冰箱在这段时间消耗的电能是多少焦耳？（2）当电冰箱和电热水壶同时工作时，他测出电能表1分钟转33圈，求此时电热水壶的电功率是多少瓦？考点2电功率（高频考点）考点分析：本考点是广东中考的高频考点，考查的重点是有关电功率的计算，考查难度较大，一般都为综合题，分值比重也较大，备考时要吃透这个考点.需掌握的知识点：（1）电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量，用符号P表示.（2）电功率大小等于用电器在1秒时间内所消耗的电能。电功率的计算公式是：P-W/t=UI.（3）电功率的国际主单位是：瓦特，用符号W表示；另一个常用单位是：千瓦，用符号kW表示；它们之间的换算关系是：1kW=1000W.（4）额定电压是指用电器正常工作时的电压；额定功率是指用电器在额定电压下的功率。当灯泡的实际电压偏高时，灯泡实际功率会偏大，灯泡强烈发光；当灯泡的实际电压偏低时，灯泡实际功率会偏小，灯泡发光暗淡.1．（2012广东，20，6分）某保温电热水壶电路如图，S是温控开关，R1为加热器．当开关S接到a时，电热水壶处于加热状态，此时通过电热水壶的电流是5A；当水烧开时，开关S自动切换到b，电热水壶处于保温状态，此时电热水壶的电功率为165W．（不考虑温度对电阻阻值的影响），求：（1）加热电阻R1的阻值是多大？（2）在保温状态下，通过电阻R2的电流是多少？2．（2009广东，20，7分）家庭电路的电压是220V，某空调器处于制冷状态时的功率P1是2.2Kw，送风状态时的功率P2是0.22Kw，它们是交替运行的，现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示．（1）空调器在前5min内处于什么状态？此时通过它的电流是多少？（2）在1h内，空调器将消耗的电能是多少度？3．（2013广东，21，6分）题图甲是家用电吹风的工作原理图电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风．（l）要让电吹风工作时吹出热风，它的开关应置于题图甲中

（选填“1”、‘2”或“3“）位置，此时电风扇与电热丝的连接方式是

．（2）某次用该电吹风将头发吹干的过程中，电吹风的功率随时间的变化关系如题21图乙所示，则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是

J（3）电热丝在工作时的电阻值是

Ω（保留一位小数）（4）使用几年后，发现电热丝变细，则其电阻变

，它的实际功率将变

．1并联1320091.7大小4.（2014广东，23，6分）如图是家用电热壶及铭牌，假设电热壶电阻丝电阻不变，水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），水的密度ρ水=1.0×103kg/m3．求：（1）电热壶电阻丝的电阻．（2）不考虑热损失，电热壶正常工作时，把1L水从20℃加热到100℃所需要的时间．（3）当电压为198V时，电热壶的实际功率．考点3伏安法测电功率（高频考点）考点分析：本考点是广东中考的高频考点，是重要的电学实验，考查难度较大，考查的都是综合题，分值所占比重较大，备考时要也要吃透这个考点.需掌握的知识点1.（2014广东，6，3分）图中“+”、“﹣”分别表示电表的正负接线柱，可以测量R消耗的电功率的电路图是（）B2.（2010广东，17，7分）在测定“小灯泡额定电功率”的实验中，电源电压为4.5V且保持不变，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω．（1）请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整．（2）当小明同学按要求将图电路正确连接后，闭合开关，移动变阻器滑片P到某一点时，电流表示数（如图甲所示）为

A，电压表示数（如图乙所示）为

V．若他想测量小灯泡的额定功率，应将图中变阻器滑片P向

端（填“A”或“B”）移动，使电压表的示数为2.5V．（3）另一组的小红同学在连线时，不小心将线接错了，使开关闭合后，移动变阻器滑片P，发现电流表示数变大时，电压表示数却变小，你分析一下产生这个现象的原因是

.

0.22B电压表测滑动变阻器两