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物理 人教版
九年级全一册
第十八章 电功率
第四节　焦耳定律
新课导入
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。还能举出其他例子吗？
学习目标
1.知道电流热效应的现象及能量的转化。
2.通过探究影响电流热效应的因素，理解焦耳定律的内容，能够利用焦耳定律公式进行简单的计算。
3.会利用焦耳定律解释一些生活中简单现象。
4.举例说出生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防止方法。
学习目标
教学重点：
焦耳定律、电流热效应的应用、电热的计算。
教学难点：
电热大小的影响因素的猜想和实验设计。
知识全解
知识点一 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应。
电热水壶
电烤箱
电热扇
知识全解
知识点一 电流的热效应
常见电热器：
电饭锅
电烙铁
电热毯
电熨斗
知识全解
知识点一 电流的热效应
练一练：
如图所示的常见电器中，不是利用电流热效应工作的是（　　）
B
A.电炉
B.电动机
C.电饭煲
D.电熨斗
知识全解
知识点一 电流的热效应
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
知识全解
知识点一 电流的热效应
实验一：探究电流通过导体时产生的热量与电阻的关系
电阻串联时电流相同。
U形管连接的容器加热后，温度升高，气体膨胀，压力变大，液面升高。
知识全解
知识点一 电流的热效应
实验一：探究电流通过导体时产生的热量与电阻的关系
请回答：①看到了什么现象？②说明了什么结论？
现象：电流相同时，电阻大的一边液面升得高，即升温快。
结论：在电流和通电时间相同时，电阻越大产生的热量越多。
知识全解
知识点一 电流的热效应
实验二：探究电流通过导体时产生的热量与电流的关系
思考：1.此时哪个电流小？为什么？
2.并联分流的电阻为什么要放在盒子外面？
不让它产生的热量影响盒内的温度。
右边的发热器电流少，因为并联的电阻分去一半的电流。
知识全解
知识点一 电流的热效应
实验二：探究电流通过导体时产生的热量与电流的关系
跟踪思考：看到了什么现象？说明了什么结论？
现象：电流大的液面升高快，即产生的热量多。
结论：在电阻相同和时间相同时，通过的电流越大，产生的热量越多。
知识全解
知识点一 电流的热效应
实验三：电流通过导体产生的热量与通电时间的关系
跟踪思考：看到了什么现象？说明了什么结论？
结论：在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，电阻产生的热量也会越多。
最终可以得出：
电流越大， 电阻越大，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。
知识全解
知识点一 电流的热效应
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。
焦 耳
知识全解
知识点二 焦耳定律
焦耳定律：
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。
　　
公式：Q = I2Rt
单位：焦耳（J）
知识全解
知识点二 焦耳定律
练一练：
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
知识全解
知识点二 焦耳定律
思考：
用电炉烧水时，电炉丝热得发红，而跟电炉丝连接着铜导线却不怎么热，这是为什么
电炉的电阻丝和铜导线是串联在同一电路中的，所以通过的电流是相同的，时间也是相同的，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，当两导体中电流和通电时间均相同时，电流产生的热量与导体的电阻成正比。由于电炉的电阻丝的电阻比铜导线的电阻大得多，所以电炉丝产生的热量比铜导线要大得多。
知识全解
知识点二 焦耳定律
Q=I2Rt与W=UIt的区别
①在纯电阻电路中，这两个公式是通用的。
电能只转化为内能
②在非纯电阻电路中，W=UIt公式求得的是消耗的电能；Q=I2Rt公式求得的是在电路中转化为内能的部分。即W＞Q
知识全解
知识点二 焦耳定律
想一想：
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
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。
知识全解
知识点三 电热的利用和防止
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。
知识全解
知识点三 电热的利用和防止
2．电热的危害
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。
当堂练习
1.下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．手机
B．电暖气
C．电冰箱
D．电风扇
B
当堂练习
解析　
A．手机是将电能主要转化为光能，故A不符合题意；
B．电暖气将电能转化为内能，利用电流的热效应工作的，故B符合题意；
C．电冰箱是利用电能转化为机械能，让压缩机工作，故C不符合题意；
D．电风扇将电能转化为机械能，故D不符合题意。
故选B。
当堂练习
2.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，在额定电压下通电10min产生的热量为（　　）
A．4×102J
B．2.4×104J
C．2.2×103J
D．1.32×105J
B
当堂练习
解析　
在额定电压下通电10min电烙铁产生的热量
故选B。
当堂练习
3.一把电炉内有两根相同的电阻丝，第一次将它们并联接入电路，第二次把它们串联接入同一电路，经过相同时间，则两次电炉消耗电能之比为（ ）
A．1：4
B．4：1
C．2：1
D．1：2
B
当堂练习
解析　
两根相同的电阻丝，设电阻为R,第一次将它们并联接入电路，总电阻为 ；第二次将它们串联接入同一电路，总电阻为2R，两次接入同一电路，所以电源电压相等，通电时间相同，由公式W＝ t可知：消耗电能与电阻成反比，电阻变为原来的4倍，热量则变为原来的四分之一。故B正确，A、C、D错误。故选B。
当堂练习
4.某电加热器工作时，与之相连的导线温度过高。下列解决办法中切实可行的是（　　）
A．减小通过用电器的电流
B．缩短用电器工作时间
C．换用更粗的导线与之相连
D．换用更短的导线与之相连
C
当堂练习
解析　
A．减小通过用电器的电流，那么加热器的实际电压就达不到额定电压，实际功率就小于额定功率，加热器不能正常工作，故A不符合题意；
B．缩短用电器工作时间，虽然可以减小电流流过导线所产生的热量，但是工作时间缩短，电流流过电热器所做的功也会减少，故B不符合题意；
C．换用更粗的导线后，导线的电阻变小，在电流、时间相同时，根据 ， 电流流过导线产生的热量就少，温度就不会过高，故C符合题意；
D．在实际的生产生活中，换用更短的导线不切合实际，故D不符合题意。
故选C。
当堂练习
5.如图所示实验装置，若把电路接在3V的电源上，工作3min，则电流通过电阻R1产生的热量为______J。
36
当堂练习
解析　
通过电阻R1的电流
电流通过电阻R1产生的热量为
本课小结
焦耳定律
电流的热效应：
电流通过导体时，电能转化为热的现象，叫电流的热效应。
焦耳定律：
电热的利用和防止：
要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害。
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