人教版物理九年级下册第十八章第4节焦耳定律课件+素材(37张PPT)

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人教版物理九年级下册第十八章第4节焦耳定律课件+素材(37张PPT)

资源简介

(共37张PPT)
人教版
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物理
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九年级(下)
第18章
第4节
焦耳定律
学习目标-新知导入-新知探究-课堂小结-课堂达标
1.通过生活实例,认识电流的热效应。
2.能在实验的基础上推导出焦耳定律,会用焦耳定律进行计算。
3.通过学习电热的利用和防止,学会辩证地看待问题。
【重点】电热与电阻、电流、通电时间的关系。
【难点】焦耳定律的理解及应用。
学习目标
怎么判断有没有看电视?
新知导入
生活中,许多用电器通电后,都伴有热现象。请举例说明。
新知导入
知识点
电流的热效应
1
电流通过导体时电能转化成内能,这个现象叫做电流的热效应。


电流的热效应
新知探究
提出问题
电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关?
探究:电热与哪些因素有关
新知探究
电阻丝通过导线接到电路里,通过电阻丝和导线的电流相同。为什么电阻丝热得发红,而导线却几乎不发热呢?
猜想与假设
(1)电流通过锡箔纸产生热量着火
电阻
宽窄不同的锡箔纸
新知探究
(2)通过电位器改变小灯泡的亮度
电流
改变电位器的电阻
猜想与假设
新知探究
(3)电水壶烧水时间
通电时间
时间不同
猜想与假设
新知探究
进行实验
电热
—Q
实验方法
电阻—
R
电流—
I
通电时间—
t
控制变量法
转换法
实验装置
新知探究
实验1:电热与电阻的关系
R1=5Ω
R2=10Ω
A
结论1:在电流相同、通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量越多。
电流:I1=I2
时间:t1=t2
控制变量
电阻:R2>R1
自变量
电热:Q2>Q1
因变量
高度差:h2>h1
I1
I2
h1
h2
Q1
Q2
新知探究
(说明:视频中有三个不同电阻,可以更好地得出上述结论)
A
R1=5Ω
R4=5Ω
R3=5Ω
结论2:在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过一个电阻的电流越大,这个电阻产生的热量越多。
电阻:R1=R3
时间:t1=t2
控制变量
电流:I1>I3
自变量
电热:Q1>Q3
因变量
高度差:h1>h3
I1
I3
h1
h3
Q1
Q3
实验2:电热与电流的关系
新知探究
结论3:在电流相同、电阻相同的情况下,通电时间越长,这个电阻产生的热量越多。
电流:I
电阻:R
控制变量
通电时间:t1自变量
电热:Q1因变量
高度差:h1h1
h2
Q1
Q2
t1
实验3:电热与通电时间的关系
新知探究
t2
1.第一次实验中,用5Ω和10Ω的电阻丝串联,目的是控制通过它们的电流和通电时间相同;第二次实验中,都采用5Ω的电阻丝,目的是控制电阻和通电时间相同。两次实验均采用了控制变量法。
2.电阻丝产生热量使空气受热膨胀,推动液体流动,使液面发生变化,这里将电阻丝产生热量的多少通过U形管中液面高度的变化反映出来,是运用了转换法

控制变量法和转换法的应用
特别提醒!
新知探究
典例1
用如图所示的实验装置探究“电流
通过导体产生的热量与电阻的关系”。
(1)实验中通过观察___________________
来比较电流产生的热量的多少。
(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_____________的同种液体。
(1)使用了转换法,把电流产生的热量近似等于煤油吸收的热量,而从煤油温度的变化就可以知道煤油吸收的热量,从而比较电流产生的热量。
解析:
温度计示数的变化
质量相等
(2)煤油吸收的热量的多少:Q吸=cmΔt。只有在同种物质
质量相等时才方便由Δt比较Q吸。
新知探究
S
用如图所示的实验装置探究“电流
通过导体产生的热量与电阻的关系”。
(3)为达到实验目的,选用的两电阻丝的
阻值不能_______。
(4)实验结论是________________________________________________。
(5)该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与_____________的关系。
(3)实验采用了控制变量法,探究电热与电阻的关系时,保持不变的量是电流和通电时间,需要改变的量是电阻,所以这两电阻丝的电阻不能相等。
解析:
相等
在电流和通电时间相同时,
电阻越大,电流通过导体产生的热量越多。
(4)实验可以得出电流通过导体产生的热量与电阻有关的结论。
(5)单独比较一个烧瓶中的电阻产生热量的变化,可以研究电阻产生的热量与通电时间的关系。
通电时间
典例1
新知探究
电流通过导体产生的热量
电阻
电流
通电时间
数量关系
Q
I
R
t
数量关系
新知探究
焦耳(James
Prescott
Joule,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。


知识点
焦耳定律
2
新知探究
(1)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。
(2)公式
Q
=
I2
R
t?
(3)单位
焦耳(J)
A
Ω
s
J
1J
=
1
A2·Ω·s
焦耳定律
新知探究
W
=
U
I
t
(适用于纯电阻电路)
W
=
t
U2
R
W
=
I2Rt
(普遍适用)
电功
电热
Q
=
I2Rt
(普遍适用)
电功与电热的关系
新知探究
Q
=
W
=
UIt
(1)纯电阻电路
电能
内能
W
=
UIt
(2)非纯电阻电路
电能
内能
其他形式的能
Q
=
I2Rt
E其他=W-Q
Q
=
W
W
>
Q
Q
=
W=Pt
=
t
U2
R
U=
IR
Q
=
W
=
UIt
=
I2Rt
新知探究
  
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?
分析: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,用公式
;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,用公式
P热=
I2R,两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
P热=
U2
R
新知探究
典例2
一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端,在5min内共产生多少热量?
解析:通过电阻丝的电流为
Q
=
I2Rt
=(0.6
A)2×60
W×300
s
=
6
480
J
I
= 
=   =
0.6
A
U
R
36
V
60
Ω
电流产生的热量为
新知探究
知识点
电热的利用和防止
3
新知探究
用来加热
利用电热孵化器孵小鸡
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
新知探究
很多用电器,如电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等,在工作时,电能主要转化为内能之外的其他形式的能,即消耗的电能中,只有很少一部分转化成了内能,这些用电器都不是利用电流的热效应来工作的,不是电热器

不是所有的用电器都是电热器
特别提醒!
新知探究
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,可以通风散热;电脑运行时要用微型风扇及时散热等。
电热的危害
新知探究
注意用电安全
新知探究
典例3
小军家的电热毯内的电阻丝断了,他爸爸把断了的电阻丝拧在一起,电热毯仍能使用,但会产生安全隐患,甚至造成火灾。其原因是(

A.电阻丝连接处电阻较小,造成局部过热
B.电阻丝连接处电阻较大,造成局部过热
C.电阻丝连接处电流比其他处电流小,造成局部过热
D.电阻丝连接处电流比其他处电流小,造成局部过热
解析:电阻丝连接处和其他处是串联在一起的,所以电流相等。但接线处的电阻丝是简单拧在一起的,会由于接触不良导致接线处电阻较大,根据焦耳定律Q
=
I2Rt可知,电流和时间相同时,电阻越大,电流产生的热量越多。故答案是B。
B
新知探究
电流的热效应
影响电热的因素
电阻
电流
通电时间
焦耳定律
电热的利用和防止
Q=I2Rt
课堂小结
1.家庭电路中各用电器是______联的,铭牌上标有“220V
100W”的电视机和电热毯都正常工作1h,则_______产生的热量较多。

电热毯
课堂达标
2.2019年,中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能,取得了国际超导科研领域的重大突破。利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电,将实现电能零耗损。其节能依据的原理是(  )
A.牛顿第一定律
B.帕斯卡定律
C.欧姆定律
D.焦耳定律
D
课堂达标
课堂达标
3.下列实例是防止电热带来危害的是(  )
A.及时冷却数据中心的电脑服务器
B.用电热壶烧水
C.用电熨斗熨衣服
D.家电长时间停用,隔一段时间应通电一次
A
4.甲、乙两段导体通电时间相同,甲的电阻是乙的3倍,甲、乙产生的热量之比是4∶3,则通过甲、乙两导体的电流之比是(

A.
2∶3
B.
2∶1
C.
9∶2
D.
3∶2
A
课堂达标
5.如图所示,利用R1=5Ω、R2=10Ω的两段镍铬合金
丝探究电流产生的热量跟哪些因素有关,其中两
个透明的容器中密封了等量的空气,对此实验,
下列说法正确的(

A.实验中通过观察U形管两侧液面高度差来判断电流产生热量的多少
B.容器和U形管必须密封好,装有带色水的U形管是连通器
C.若R1、R2两段镍铬合金丝的长度相同,R1的横截面积比R2小
D.本实验可得结论:在通电时间相同时,电阻越大,产生的热量越多
A
课堂达标
6.某同学组装了一台直流电动机模型,他将电动机模型接入如图所示的电路中,已知电源电压U=3V,并保持不变,接通电路后,电动机没转动时,电流表读数为2A;电动机正常转动时,电流表读数为0.8A。则该电动机正常转动10min时,
求:(1)消耗的电能;(2)线圈产生的热量。
A
S
M
解析:
(1)工作时间t=10min=600s,电动机正常转动时的电流:I=0.8A,
电动机正常运转时消耗的电能:W=UIt
=3V×0.8A×600s=1440J。
课堂达标
(2)电动机没转动时,电能会全部转化为内能,此时电动机的线圈为纯电阻,由I=U/R可得,线圈的电阻:

则在电动机正常运转时,电流通过线圈产生的热量:
Q=I2Rt
=(0.8A)2×1.5Ω×600s
=
576J。
R
=
=
=
1.5
Ω
U
I
3
V
2A
6.某同学组装了一台直流电动机模型,他将电动机模型接入如图所示的电路中,已知电源电压U=3V,并保持不变,接通电路后,电动机没转动时,电流表读数为2A;电动机正常转动时,电流表读数为0.8A。则该电动机正常转动10min时。
求:(1)消耗的电能;(2)线圈产生的热量。
A
S
M
课堂达标

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