18.4+焦耳定律+课件+2022-2023学年人教版九年级物理上册

第四节焦耳定律生活中的物理用手摸一下电视机后盖谁知道他爸爸是根据什么道理判定的吗？

上周六，小刚同学的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。当爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可是，来发现小刚说了谎。生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。电热器水用管状电热器热水器饮水机电熨斗电烤箱电烙铁电炉一、电流的热效应电流通过导体时电能转化为热，这个现象叫做电流的热效应。思考一下前面的这些用电器都有什么特点？电流还有磁效应和化学效应

通电后，这些用电器会发热，为什么？点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？说明什么？一、电流的热效应：电流通过导体时，电能要转化为内能，这个现象叫电流的热效应。电流的热效应与哪些因素有关？实验方法:现象三：电炉丝通电能产生热。猜想一：电阻丝产生的热量同通电时间有关。猜想二：导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小有关。现象一：电阻丝通电的时间越长产生的热量越多。事实二：电阻丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。猜想三：电阻丝产生的热量同电流有关控制变量法我的猜想猜想：与电阻、电流、时间

有关比较两个U形管中液面高度的变化电流相同（串联），时间相同，电阻不同条件：现象：右边高度差是左边的两倍结论：在通电电流和通电时间相同的条件下，电流产生的热量与电阻成正比。探究电流产生的热量与电阻的关系R1=5ΩR2=10ΩA转换法比较两个U形管中液面高度的变化电阻相同，时间相同电流不同（2倍）条件：现象：左边高度差是右边的4倍结论：在电阻和通电时间相同的时，电流产生的热量与电流的平方成正比。探究电流产生的热量与电流的关系10Ω10Ω10ΩI=2I1IAR=10ΩR10ΩR=10ΩI1焦耳（JamesPrescottJoule，

1818—1889），英国物理学家。用

近40年的时间做了400多次实验，

研究热和功的关系。通过大量的实

验，于1840年最先精确地确定了电

流产生的热量与电流、电阻和通电

时间的关系。焦耳Q=I

²Rt热量电流电阻时间JAΩS公式：意义：单位：二、焦耳定律：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。1.探究电流的热效应跟电阻的关系时，为什么要控制电流和通电时间相同，这是什么实验方法？提示：因为电流、通电时间和电阻都影响电流热效应的大小，为了找出电流热效应跟电阻的关系，应保持电流和通电时间相同，只改变电阻.这是利用控制变量法.2.研究电流通过导体放出的热量与电阻的关系时，怎么保证通过两段电阻丝的电流和通电时间相同？提示：通过把甲、乙电阻丝串联在电路中来实现.3.如何比较电流通过导体放出的热量的多少？这是什么实验方法？提示：采用转换法.产生热量的多少通过烧瓶中煤油的温度变化(温度计的示数变化)来比较.4.能否选用两段阻值相差不大的电阻丝？提示：不能.产生热量相差不大，效果不明显.纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路：电流通过导体时，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再根据U=IR代入得Q=I2Rt如：电暖器，电饭锅，电炉子等。非纯电阻电路：电流通过导体时，电能除了转化为内能，还转化为其他形式的能，例当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能：此时

W=Q+W机电能→内能+机械能

W＞Q热纯电阻电路:

电能→内能

QI2Rt

WUIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WW

-QQUIt

I2RtI＜U/R说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!

指转化为内能的那部分电能!纯电阻电路:

非纯电阻电路:电能→内能电能→内能+其它形式的能

QI2Rt

WUIt=I=U/R电功=电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率=热功率：P=P热

=UI=I2R=U2/RMWW

-QQUIt＞I2RtI＜U/R电功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：P=UI热功率：P热=I2R例1.一根60Ω的电阻丝接在36V的电源上,在5min内共产生多少热量？解：通过电阻丝的电流为：电流产生的热量为：Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×5×60s=6480J还有其他方法吗？U2Q=W=__Rt=焦耳定律的理论推导

电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热（即只发热），而没有转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。Q=W

(只发热）

适用于纯电阻电路（只发热）不适用于电动机（还发风）=Pt=UIt=IR×It=I2Rt例2.家用电风扇正常工作时电流为0.3A,电阻等效为200Ω，求在5min内共产生多少热量？消耗的电能？转化的机械能是多少？效率呢？解：消耗的电能（总的）为：电流产生的热量为：

Q=I2Rt=(0.3A)2×200Ω×300s=5400JW=UIt=220V×0.3A×300s=19800J机械能(有用）：19800J-5400J=14400J效率=有用/总的：=14400J/19800J=72.7%二、电热的计算1.消耗的电能全部转化为热能的用电器(纯电阻电路)，消耗的电能等于放出的热量，即I2Rt=Q=W=Pt=UIt在实际问题中主要涉及电炉、电饭锅、电烤箱等电热器.2.比较导体放出热量多少.(1)在电流相同时，根据Q=W=I2Rt，电阻越大，相同时间内放出的热量越多；(2)在电压相同时，根据电阻越小，相同时间内放出的热量越多.(1)在并联电路中，电阻两端的电压相同，电热功率:(2)在串联电路中，通过电阻中的电流相等，电热功率考考你电炉丝和导线通过的电流相同。为什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？原因：导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻，依Q=I2Rt所以导线产生的热量少。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?想想议议答：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。1．电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热电热器的优点: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。电热的利用和防止电热器:主要部分——发热体工作原理：电流热效应

饮水机电熨斗电烤箱热水器电烙铁电炉很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。2．电热的危害2、防止电热的危害将用电器烧坏使绝缘材料老化散热孔防止措施：散热片设法散热如：风扇

计算机、电视机等用电器也都是考虑散热，它们的机壳上都有散热孔.电热的防止1.电流的热效应是电流通过导体时_____转化成____的现象。电热器是利用电流的_______制成的加热设备。电能热能2.“在研究电流产生的热量跟电流的关系”的实验中，应保持_____、_____一定，用__________改变电阻丝的电流。热效应电阻时间滑动变阻器巩固练习3.一根100Ω的电阻丝通过的电流是2A，它的电功率是____W，通电1min时产生的热量是_______J。400240004、一个电热器，当通过它的电流是2A时，每min产生2.64×104J热量．求该电热器的电功率和它工作时的电阻值．5.两个电热器的电阻之比为4︰3，通过相同的电流，在相等的时间里产生的热量之比为_____；若两个电热器的电阻相同，通过的电流强度为1︰3，在相等的时间里产生的热量之比为______。4︰31︰96．当0.2安的电流通过一金属线时产生的热量为Q1，若使通过的电流增加到0.4安时，在相同的时间内产生的热量为Q2，那么Q2是