教科版九年级物理 6.3焦耳定律（学习、上课课件）

第3节焦耳定律第6章欧姆定律逐点导讲练课堂小结作业提升课时讲解1课时流程2电流的热效应焦耳定律电流热效应的利用与危害知识点电流的热效应知1－讲11.电流的热效应电流通过导体时电能转化成内能的现象。2.探究电流热效应的影响因素(1)实验方法：转换法、控制变量法。知1－讲实验详解1.转换法：(1)通过U形管两边液面高度的变化来反映密闭空气温度的变化，从而反映电阻丝产生热量的多少；(2)通过观察玻璃管中液面高度的变化来反映产生热量的多少；(3)用温度计测量液体温度的升高情况来观察产生热量的多少；(4)通过气球的膨胀程度来反映产生热量的多少等。2.控制变量法：实验一是通过串联保证通过导体的电流相同；实验二中，控制导体电阻和通电时间相同，调节滑动变阻器的滑片，从而改变通过导体的电流，探究电热与电流的关系。▲▲▲▲▲▲▲▲知1－讲(2)实验方案设计实验一：如图1甲所示，R1≠R2，可探究电流通过导体时产生热量的多少与导体的电阻的关系。知1－讲实验二：如图1乙所示，探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系。实验三：如图1乙所示，探究电流通过导体时产生热量的多少与通电时间的关系。知1－讲(3)实验结论实验一结论——在通过导体的电流和通电时间相同的情况下，导体的电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。实验二结论——在导体的电阻和通电时间相同的情况下，通过导体的电流越大产生的热量越多。实验三结论——在通过导体的电流和导体的电阻相同的情况下，通电时间越长产生的热量越多。知1－练例1[中考·绥化]如图2所示为“探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关”实验的部分装置，两个相同的透明容器中封闭着等量的空气。知1－练(1)实验中通过观察________________的变化来反映电阻产生热量的多少，下列实验中，也运用了这种实验方法的是____(填序号)。①探究物体的动能跟哪些因素有关②探究杠杆的平衡条件液面的高度差①知1－练解析：实验中通过观察液面的高度差的变化来反映电阻产生热量的多少，这是转换法；探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中，用木块在水平面上被推开的距离的长短来反映物体的动能的大小，也是转换法，故选①。知1－练(2)连接好电路后闭合开关，通电一段时间，观察到右侧液面高于左侧液面，如图2甲所示，表明在电流和通电时间相同的情况下，_______越大，产生的热量越多。电阻解析：在电流和通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。知1－练(3)图中U形管_____(填“是”或“不是”)连通器，乙图装置中R3

与R2

并联，目的是使通过R1

与R2的____不同。不是解析：图中U形管只有一侧上端开口，不是连通器；乙图装置中，R1=R2=R3，其中R3

与R2

并联，根据并联电路的电流关系可知，目的是使通过R1与R2

的电流不同。电流知1－练(4)某小组在利用图2乙装置进行实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，与其他小组的实验现象都不同，经检查气密性良好。请你分析实验现象不同的原因：___________。电阻R3

断路知1－练解析：在利用乙图装置进行实验时，发现左右两侧U形管液面上升高度相同，说明两侧产生的热量相等，即R左=R右。故实验现象不同的原因是电阻R3

断路。知1－练特别提醒实验中用电阻丝对空气加热可以缩短实验时间，并会使实验现象更加明显。实验中应使两容器密闭且封闭等量的空气，不能漏气。思想方法在填充实验结论时，也可以依据教材已有的结论来填充，这里采用的是逆向思维法。▲▲▲▲▲知2－讲知识点焦耳定律21.内容电流通过导体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。知2－讲2.焦耳定律公式及各物理量的单位公式Q=I2Rt物理量及单位电流IA电阻RΩ通电时间ts热量QJ知2－讲(1)公式的意义：公式反映的是电流通过导体时产生热效应的规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。(2)适用范围：公式是由实验总结出来的，只要是电流所产生的热量，都可以用这一公式进行计算。知2－讲

知2－讲4.在纯电阻电路中，电热与电阻的关系(1)在只有R1

和R2

的串联电路中，通电时间相同时，电热与电阻成正比，即Q1∶Q2=R1∶R2。(2)在只有R1

和R2

的并联电路中，通电时间相同时，电热与电阻成反比，即Q1∶Q2=R2∶R1。知2－讲拓展延伸电功与电热的关系：概括地说，电功和电热是整体与局部、全体与部分的关系。1.当电路中接入的是电炉、电烙铁、电饭锅、电水壶等“纯电阻”用电器时，消耗的电能全部转化为内能，即W=Q。此时，电功和电热计算没有区别。2.当电路中接入的是电动机等用电器时，其消耗的电能主要转化为机械能，只有较少一部分转化为内能，即W

＞

Q。知2－练[中考·齐齐哈尔]在如图3所示的电路中，接通电源，通电一段时间后，_______(填“左”或“右”)侧U形管液面高度的变化较大，若通过甲容器中电阻丝的电流是2A，则乙容器中电阻丝在1min内产生的热量是_______J。例2左300知2－练解析：右边两个5Ω的电阻丝并联后再与左边5Ω的电阻丝串联，根据串并联电路的电流规律可知，通过甲容器中电阻丝的电流I甲比通过乙容器中的电阻丝的电流I乙大，且I

甲=2I

乙，甲、乙两容器中的电阻丝阻值相等，根据焦耳定律Q=I2Rt

可知，通电一段时间后，甲容器中电阻丝产生的热量多，故左侧U形管液面的高度差较大；I甲=2A时，I乙=1A，乙容器中电阻丝在1min内产生的热量Q=I

乙2Rt=(1A)2×5Ω×60s=300J。知2－练特别提醒运用公式计算电热比较简单，但需要注意以下两个问题：1.代入各物理量的数据时，需将其单位换算成符合要求的单位。2.本例中有两个电流值，代入电流数据计算时，不要用错数据。知2－练[中考·乐山]电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是锅内的水烧干后的保温状态。例3知2－练如图4所示是电饭锅的电路图，R1

是一个电阻，R2是加热用的电阻丝，则自动开关S闭合时，电饭锅处于_______(填“加热”或“保温”)状态。一个正常工作时电功率是450W的电饭锅，在正常工作时，每分钟产生的热量为________

J。加热2.7×104知2－练

知2－练技巧导引只有在纯电阻电路中，电热Q

和电功W

的数值才相等。在电热的计算中，只要载体是电热器，如果已知电功率，就可以利用推导式Q=W=Pt

进行计算。知3－讲知识点电流热效应的利用与危害31.电热器的工作原理电流的热效应。2.电热器的主要结构发热体。发热体是由导电性差、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。其中，绝缘体材料可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。3.常见家用电热器电饭煲、电熨斗、电烤箱等。4.电热器的优点(1)清洁卫生，没有环境污染；(2)效率高；(3)可以方便地控制和调节温度。知3－讲5.电热的危害(1)由于电流的热效应会使用电器的温度升高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器；(2)造成电能输送过程中的电能损失。知3－讲6.防止电热危害的方法(1)安装散热风扇；(2)安装散热片；(3)安装散热窗。知3－讲知3－讲延伸拓展1.白炽灯的工作原理是电流通过灯丝时，电能转化为内能，从而使灯丝的温度升高，达到发光的程度。LED灯是利用半导体材料的特性，让电能直接转化为光能，不用先转化为内能。LED灯因为原理不同，发光效率比白炽灯高很多。2.白炽灯工作时将电能转化为光能的大致比例为10%，一般节能灯的发光效率为30%，所以使用节能灯可大大节约电能。知3－练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例4知3－练解题秘方：紧扣电流热效应的利用与防止进行分析。解析：电视机后盖上的小孔，电脑机箱内的小风扇，电动机外壳的散热片，都可以加速散热，从而防止电热的危害。家电长时间停用，隔一