九年级物理全册第十八章第4节焦耳定律导学案新版新人教版20200303125

九年级物理全册第十八章第4节焦耳定律导学案一、知识导引焦耳定律的提出1.定义焦耳（J）是物理学中用来表达能量和热量的单位，记作J，以纪念英国物理学家焦耳。2.焦耳定律的表述焦耳定律又称为热效应定律。它表明：通过导体的电流在导体内部发生热效应，产生的热量与通过该导体的电流大小和通过导体的时间成正比。3.焦耳定律的数学表达式焦耳定律可以用以下数学表达式表示：Q=I*I*R*t其中，Q表示所产生的热量（焦耳），I表示电流（安培），R表示电阻（欧姆），t表示通过导体的时间（秒）。理解焦耳定律1.关系解释从焦耳定律的数学表达式可以看出，所产生的热量与电流的平方、电阻和通过导体的时间成正比。这意味着：当电流增大时，所产生的热量也增大；当电阻增大时，所产生的热量也增大；当通过导体的时间增长时，所产生的热量也增大。2.实际应用举例焦耳定律在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。下面以一些具体例子来说明它的应用：电热水壶的加热原理：电热水壶内部有一根发热丝，当通电时，发热丝上的电流通过焦耳定律产生热量，将水加热至沸腾；电热毯的使用：电热毯中的发热丝通过焦耳定律产生热量，使人感到温暖；固态发光二极管（LED）中的发光原理：固态发光二极管通过电流通入半导体材料中，产生的热量使其发光；焊接工艺中的应用：焊接工艺中使用电流加热金属，使其熔化并连接；火力发电中的应用：火力发电厂中的发电机产生的电流通过导体产生热量，转化为机械能，最终转化为电能。二、扩展拓展1.焦耳定律的实验验证为了验证焦耳定律，可以进行以下实验：实验材料和工具：镍铬合金丝加热器恒流电源恒温水槽温度计计时器电压表电流表电阻表实验步骤：将镍铬合金丝加热器插入恒流电源中，记录电源给定的电流和时间；在一定时间内，将加热器完全浸入恒温水槽中，记录水槽中水的初始温度；开始通电并计时，在给定时间内记录水槽中水的温度变化；根据焦耳定律的数学表达式，计算所产生的热量；将实验数据整理，绘制电流与热量、电阻与热量、时间与热量的关系曲线。2.焦耳定律的应用案例焦耳定律在现实生活中有着广泛的应用。以下是一些焦耳定律的应用案例：电加热器的工作原理电加热器是利用焦耳定律进行加热的设备。电加热器内部有一根发热丝，当通上电流时，发热丝会根据焦耳定律产生热量，使加热器加热。固态发光二极管（LED）固态发光二极管是一种半导体材料制成的发光装置，通过电流通过导体产生热量，并将其转化为光能，使LED发光。光伏发电光伏发电利用光电效应将太阳能转化为电能。当光照射到光伏电池表面时，光伏电池内部的电流通过焦耳定律产生热量，在光伏电池上端产生电势差，将太阳能转化为电能。3.相关实验的设计为了更好地理解焦耳定律和其应用，我们可以设计以下实验：实验目的：通过实验验证焦耳定律，并观察热量与电流、电阻、时间的关系。实验器材和材料：电流表电压表电阻线圈电源导线热量计实验步骤：将电源通过电阻线圈和热量计连接，将电流表和电压表连接到电阻线圈上；调节电源的电流，同时记录电流表和电压表的读数；在一定时间内记录热量计显示的热量值；改变电源的电流，重复步骤2和3，记录不同电流下的热量值；整理实验数据，绘制热量与电流、电阻、时间的关系曲线。三、总结焦耳定律是描述通过导体的电流产生的热量与电流、电阻和通过导体的时间之间的关系的定律。通过焦耳定律，我们可以了解电流对热量产生的影响，