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(共34张PPT)
R·九年级全一册
第4节 焦耳定律
知道电流的热效应，知道电热与哪些因素有关。
01
理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用。
02
知道利用和防止电热的场合和方法。
03
学习
目标
1
会用焦耳定律进行简单计算。
04
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
情境
导入
2
电熨斗
电饭锅
电烤箱
电热水器
探究
新知
3
知识点1 电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
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电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
问题：
电流大小
通电时间
阻值大小
猜想：
电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关
电流大小
通电时间
阻值大小
猜想：
思考
当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
电热的多少该如何测量？
转换法
Q电热
空气受热膨胀
U形管内液面高度差
思考
相同：
改变：
条件
探究1：电流通过导体时产生热量的多少与电阻大小的关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
演示
电流 I
通电时间 t
电阻 R
结论
在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多。
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探究2：电流通过导体时产生热量的多少与电流大小的关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
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相同：
改变：
条件
电阻 R
通电时间 t
电流 I
思考：
怎么改变电流？
哪个电阻放进容器中加热？
探究2：电流通过导体时产生热量的多少与电流大小的关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
R = 5 Ω
R = 5 Ω
I1
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相同：
改变：
条件
电阻 R
通电时间 t
电流 I
结论
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越大，这段电阻丝产生的热量越多。
探究3：电流通过导体时产生热量的多少与通电时间的关系
【点击图片观看视频】
相同：
改变：
条件
电阻 R
电流 I
通电时间 t
结论
在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这段电阻丝产生的热量越多。
　　焦耳（J.P.Joule，1818—1889），英国物理学家。通过大量的实验，于 1840 年最先确定了电流通过导体产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系。
焦 耳
知识点2 焦耳定律
Q ：热量
电流通过导体产生的热量跟_____________成正比，跟导体的_____成正比，跟_________成正比。
焦耳定律
公式
Q = I 2 R t
电阻
通电时间
电流的二次方
单位：焦（J）
I ：电流
单位：安（A）
R ：电阻
单位：欧（Ω）
t ： 时间
单位：秒（s）
理论推导
电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时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
W=UIt
U=IR
Q=I2Rt
焦耳定律适用于任何用电器的热量计算，对只存在电流热效应的电路也可用Q =W = UIt = Pt = （U2/R）t来计算热量。
纯电阻电路
非纯电阻电路
电能和电热的关系
电阻全部转化为内能（只发热）。W = Q
实例：白炽灯、电饭锅、卡住的电动机
电阻转化为其他形式的能和内能。W > Q（W = Q + W外）
实例：电风扇、转动的电动机、电视、电脑
电功：
电功率：
电热：
电功与电热的区别：
电功（W） 电热（Q）
区别 含义 电流所做的功 电流通过导体时所产生的热量
单位 J 或 kW·h J
决定式 W = UIt Q = I2Rt
推导式 (纯电阻电路)
联系 纯电阻电路： 非纯电阻电路：Q < W 例 题
四个电阻器的电阻分别为R1 、R2 、R3 、R4。如图甲所示，电阻为R1 、R2的电阻器串联后接在电压为U的电路中；如图乙所示，电阻为R3 、R4的电阻器并联后也接在电压为U的电路中。已知R1 = R3 ， R2 = R4 ， R1 > R2 。
U
R1
R2
甲
U
R3
R4
乙
（1）电阻为R1和R2的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
（2）电阻为R3和R4的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
U
R1
R2
甲
U
R3
R4
乙
解（1）在串联电路中，通过电阻为R1和R2的两个电阻器的电流相等。根据焦耳定律Q=I2Rt，当I、t相同时，Q与R成正比，由于R1 > R2 ，因此相同时间内电阻为R1的电阻器放出的热量比电阻为R2的电阻器多。
（1）电阻为R1和R2的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
U
R1
R2
甲
（2）在并联电路中，电阻为R3和R4的电阻器两端的电压相等。根据焦耳定律 Q = I2Rt和欧姆定律 ，可得 。由公式可知，电压相同时，相同时间内导体放出的热量与它们的电阻成反比，且R3>R4 ，因此相同时间内电阻为R4的电阻器放出的热量比电阻为R3的电阻器多。
（2）电阻为R3和R4的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？
U
R3
R4
乙
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
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。
知识点3 电热的利用和防止
电热的利用
电热器
主要部分：
发热体
原理：
电流的热效应
发热体
电阻率大熔点高
优点：
清洁卫生、热效率高、控制方便
电热孵化
电热器
散热风扇
电视机后盖
散热风扇
电热的防止
减小电热的方法：
1.减小电阻（更换导线）
2.加快散热（散热孔、散热片、散热风扇等）
散热孔（窗）
危害：
绝缘材料迅速老化、损坏，严重的甚至引起火灾。
随堂
练习
4
【见教材P124 练习与应用】
1. 通过某电阻丝的电流为2A时，测得它的电阻是2Ω，该电阻丝1min产生多少热量
解：由焦耳定律可得，电阻丝1min内产生的热量
Q = I 2Rt = （2A）2×2Ω×60s = 480J
2.一台额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，1min产生多少热量
解：电饭锅是电热器，电流做功将电能全部转化为内能，所以电饭锅在额定电压下使用时1min产生的热量
Q = W = Pt = 450W×60s = 2.7×104J.
3.一个电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大 在额定电压下通电10 min 产生多少热量
解：电烙铁的额定功率 ，
产生的热量 Q = W = P额t = 40W ×10×60s = 2.4×104J.
4.某校师生自制了一台电烤箱。电烤箱的电阻丝通过5A的电流时，1min可产生6.6×104 J的热量。求这台电烤箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。
解：电烤箱的电功率 .
根据 P = I 2R 得电阻丝工作时的电阻
5.一个电热水壶的容量为1L，电功率为1000W，在标准状态下按上述容量烧开一壶初温为20℃的水，至少需要多长时间
解：1L的水的质量 m = ρV = 1.0×103 kg/m3×1×10-3m3=1kg，
4.2×103J/kg·℃×1kg×（100℃－20℃）=3.36×105J，则烧开这壶水消耗的电能至少为 W = 3.36×105J，根据 得，烧开这壶水需要的最小时间
6.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散失掉。
（1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例。
（2）列举两个生活或生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。
（1）电暖器、电烙铁、电热毯等在使用时都利用了电流的热效应；电视机、电冰箱长时间不用时需定时通电，用电热驱潮。
（2）电动机利用翼状散热片增大散热面积；电冰箱在放置时后背要与墙壁保持一定距离，使热量通过空气散发；计算机中的小风扇通过把热空气驱散来散热。
7.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来。有人把导线简单地拧在一起，这样会使得连接处电阻增大，导致连接处比别处容易发热，甚至引起火灾。这是为什么
解：导线连接处的电阻较大，因而在电流和通电时间相同的情况下，电流通过连接处产生的热量较多，造成此处比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。
课堂
小结
5
电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫作电流的热效应。
焦耳（J）
Q = W
W=UIt
U=IR
Q=I2Rt
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。
焦耳定律
公式
Q = I2Rt
单位
电流的热效应
1.从课后习题中选取；
2.完成练习册本课时的习题。
课后
作业
6

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