九年级物理上册 15.4 探究焦耳定律课件 沪粤版.ppt

第十五章电能与电功率 15 4探究焦耳定律 学习目标 1 知道电流的热效应及其在实际中的应用与控制 2 通过实验探究通电导体放出的热量跟哪些因素有关 在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法 3 了解焦耳定律 用焦耳定律说明生活 生产中的一些现象 会用焦耳定律进行简与的计算 核心考点 电热的计算 课前预习 1 电流通过导体时 通电导体产生的热量 跟成正比 跟成正比 跟成正比 2 科学家有着强烈的好奇心和执着的探究精神 英国物理学家做了大量实验 于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流 电阻和通电时间的关系 为了纪念他做出的贡献 人们将他的名字命名为的单位 3 一根阻值为10 的电阻丝 通过的电流为2a 通电20s电流产生的热量为j 电流的平方 导线的电阻 通电的时间 焦耳 热量 800 4 下面不是利用电热的实例 a 用电饭锅煮饭b 用电熨斗熨衣服c 电视机外壳有许多小孔d 用电热壶烧水5 一台电风扇和一个电熨斗 如果使用时消耗电能相同 产生的热量 a 一样多b 电风扇较多c 电熨斗较多d 无法比较6 下列电器中 是主要利用焦耳定律来工作的是 a 洗衣机b 电热水煲c 电风扇d 电视机 c c b 课堂精讲 知识点1 通电导体放出的热量跟哪些因素有关 1 猜想与假设 通电导体放出的热量可能与导体的电阻 导体中的电流和通电时间有关 2 设计实验为了比较电阻丝产生热量的多少 可以将电阻丝浸没在一定质量的煤油中 通电时电阻丝产生的热量会被煤油吸收 煤油的温度就会升高 通电导体放出的热量越多 煤油吸热后升高的温度也越多 我们可以通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少 a 探究导体产生的热量跟电阻的关系要探究导体产生的热量跟电阻的关系 应选择两个阻值不同的电阻丝 如电阻为5的铜丝和电阻为10的镍铬合金丝 来进行实验 研究时要控制通过两个电阻丝的电流大小相等 因此 可将两个电阻丝串联在电路中 同时 注意通电时间的控制 b 探究导体产生的热量跟电流的关系要探究导体产生的热量跟电流的关系 应保持电阻值和通电时间不变 改变通过电阻丝的电流 这可以跟电阻丝串联一个滑动变阻器 通过移动滑动变阻器的滑片来改变电路中的电流 3 进行实验 a 按电路图连接电路 通电前 先记下瓶中煤油的初始温度t0 通电后 没经过相同的时间 如1min 就记录一次两支温度计的示数 并记录在表一中 b 保持通电时间相同 调节滑动变阻器改变通过电阻丝的电流大小 观察r1电阻丝所在液体的变化 将测量记录结果记录在表二中 4 实验结论 a 当电流一定时 导体的电阻越大 热量产生的热量就越多b 当电阻一定时 通过导体的电流越大 导体产生的热量越多c 实验还得出 通电时间越长 导体产生的热量越多通电导体产生的热量与导体的电阻 导体中的电流以及通电时间有关 导体的电阻越大 通电时间越长 通电导体产生的热量越多 例1 小明利用如图所示的装置探究 导体产生的热量与电阻大小的关系 图中两只烧瓶内盛有质量和温度相同的煤油 温度计可显示瓶中煤油的温度 煤油中都浸着一段横截面积相同 长度不同的镍铬合金丝 已知甲瓶中的镍铬合金丝比乙瓶中的长 1 请用笔画线代替导线将电路连接完整 要求闭合开关 滑动变阻器的滑片向右移动时电路中电流变大 2 正确连接电路 闭合开关后 可以观察到 选填 甲 或 乙 瓶中温度计的示数升高得更快 这表明 在电流和通电时间相同的情况下 导体的电阻越大 产生的热量越多 3 利用此装置还可探究电流通过导体产生的热量与的关系 实验时移动滑动变阻器的滑片 观察 选填 同一 或 不同 烧瓶内的温度计示数升高的快慢 4 小明认为 将该装置改进后 还可以做 比较水和煤油比热容的大小 的实验 则他应将其中一烧瓶中的煤油换成水 对这部分水的具体要求是 并且要使甲 乙两烧瓶中金属丝的电阻 水和煤油吸热的多少是通过来反映的 选填 温度计升高的示数 或 加热时间 通过实验 发现水的温度上升较慢 表明的比热容比较小 练习1 小明利用图所示的实验装置探究 导体产生的热量与电阻大小的关系 甲 乙两瓶中装有质量与初温都相同的煤油 甲瓶中铜丝的电阻比乙瓶中镍铬合金丝的电阻小 1 实验中煤油吸热的多少是通过来反映的 选填 温度计示数 或 加热时间 2 为了在较短的时间内达到明显的实验效果 小明选用煤油而不用水做实验 是因为煤油的比热容水的比热容 选填 大于 或 小于 3 通电一定时间后 乙瓶中的温度计示数升高的快 由此得出的实验结论是 4 该实验中用到的研究物理问题的方法是 温度计示数 小于 在电流和通电时间相同时 导体电阻越大产生的热量越多 控制变量法 知识点2 焦耳定律 1 内容 电流流过导体时产生的热量 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 这个规律叫做焦耳定律 2 公式 q i2rtq表示电流流过导体时产生的热量 单位是j i表示通过导体的电流 单位是a r表示导体的电阻 单位是 t表示通电时间 单位是s 3 导出公式 q pt q uit q 这三个公式只适用于电能全部转化为内能的情况 也就是电流所作的功全部用来产生热量的纯电阻电路中 例2 2014 遵义 一台电炉通电后电炉丝热的发红 与电炉丝连接的导线却不怎么热 这台电炉的额定电压为220v 额定功率为1100w 与电炉丝连接的导线的电阻为0 1 电炉正常工作10min 通过导线的电流为a 导线上产生的热量是 练习2 2014 达州 一台线圈电阻为0 3 电动机 接在12v的电源上时 通过电动机的电流为0 5a 在2min内电流产生的热量是j 转化成的机械能是j 9 711 知识点3 电流热效应的应用的控制 1 电流热效应的应用电热器是利用电热的主要设备 它是利用电流的热效应来加热的设备 如 电烙铁 电熨斗 电炉 电热毯 电饭锅等 2 电流热效应的控制对于不予要热量的用电器 电流热效应是一种浪费甚至会造成危害 因此就有必要把这部分热量散发出去 如电视机后盖上开了很多孔来通风散热 电动机的外壳有很多翼状散热片 使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风 这些都是为了把电热及时的散发出去 例3 电熨斗通电一段时间后变得很烫 而连接电熨斗的导线却不怎么热 这主要是因为 a 导线的绝缘皮隔热b 通过导线的电流小于通过电熨斗的电流c 导线散热比电熨斗快d 导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻 练习3 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 d 随堂检测 1 2014 无锡 为了探究 电流通过导体产生的热量跟什么因素有关 某同学将两段阻值不同的电阻丝r1 r2分别密封在两个完全相同的烧瓶中 并设计了如图所示的甲 乙两套装置 已知所用蓄电池电压相等且保持不变 r1 r2 装入烧瓶的煤油质量相等 下列有关此探究活动的各种表述 错误的是 a 在此实验中 电流通过导体产生热量的多少是通过温度计示数变化的大小体现出来的b 甲装置可探究电流通过导体产生的热量与电阻是否有关c 比较相同通电时间内a c两支温度计示数变化情况 可探究电流产生的热量与电流是否有关d 在相同的通电时间内 d温度计所在烧瓶中的电阻丝产生的热量最多 d 2 2014 衡阳 将两根电阻丝r1 r2分别插入甲 乙两瓶等质量煤油中 串联接入电路 r1 r2 2 3 通电一段时间后 r1 r2产生的热量之比为 a 3 2b 2 3c 4 9d 9 43 下列例子中 能防止电热危害的是 a 供取暖用的电褥子b 高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置c 收音机 电视机的机壳上有许多小孔d 孵化家禽的电热孵卵机 b c 4 2014 东营 热熔胶在室温下为固体 加热变为较强粘性的液体 冷却后 将物体牢牢地粘在一起 如图是热熔胶枪的外形 在枪嘴内有电热丝 电热丝的电阻是1000 通过的电流是0 2a时 1min产生的热量是j 2400 5 如图是 探究电流的热效应跟电阻大小关系 的实验装置示意图 a b两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝 烧瓶a内的金属丝电阻较小 烧瓶b内的金属丝电阻较大 实验中应使两瓶中盛装的煤油质量 选填 相等 或 不相等 当开关闭合后 选填 a 或 b 瓶中温度计示数上升较快 相等 b 6 2014 长沙 在做 电流通过导体时产生的热量与什么因素有关 的实验时 小于采用了如图甲所示的实验装置 两个透明的容器中密闭了等量的空气 u型管中液面变化反映了密闭空气温度的变化 1 若通电时间相同 发现b玻璃管内液面上升较高 这表明 在电流和通电时间相同的情况下 导体的越大 产生的热量越多 2 小刚采用了如图乙所示的实验装置 通电相同时间 发现a玻璃管液面上升较高 这表明 在电阻和通电时间相同的情况下 通过导体的越大 产生的热量越多 3 该实验中用到的研究物理问题的方法是法和转换法 电阻 电流 控制变量 第十五章复习课考点1 电能和电能表考点分析 本考点的考查重点是由电能表的读数及电能表中的各参数的意思 电能的计算 1 电能表的重要参数 1 220v 是指电能表的额定电压是220v 2 10 20 a 是指这个电能表的标定电流为10安 额定最大电流为20安 3 50hz 指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用 4 600r kw h 指这个电能表每消耗一度电表盘转600转 1 2006广东 15 1分 电学仪器正常使用时示数如下图所示 电能表读数为kw h 2 2014广东 19 2分 底电能表示数如图5所示 6月底电能表示数为100 0kw h 那么6月份他家消耗了kw h的电能 在某段时间内 转盘转过了400转 表示此段时间内他家用了度电 757 8 68 0 0 16 3 2010广东 20 4分 小明学习了电功率的知识后 想利用家里的电能表 如图 和手表 测出一些家用电器的有关数据 1 当家里只有一台电冰箱在正常工作时 他测出电能表1分钟转了3圈 求电冰箱在这段时间消耗的电能是多少焦耳 2 当电冰箱和电热水壶同时工作时 他测出电能表1分钟转33圈 求此时电热水壶的电功率是多少瓦 考点2电功率 高频考点 考点分析 本考点是广东中考的高频考点 考查的重点是有关电功率的计算 考查难度较大 一般都为综合题 分值比重也较大 备考时要吃透这个考点 需掌握的知识点 1 电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量 用符号p表示 2 电功率大小等于用电器在1秒时间内所消耗的电能 电功率的计算公式是 p w t ui 3 电功率的国际主单位是 瓦特 用符号w表示 另一个常用单位是 千瓦 用符号kw表示 它们之间的换算关系是 1kw 1000w 4 额定电压是指用电器正常工作时的电压 额定功率是指用电器在额定电压下的功率 当灯泡的实际电压偏高时 灯泡实际功率会偏大 灯泡强烈发光 当灯泡的实际电压偏低时 灯泡实际功率会偏小 灯泡发光暗淡 1 2012广东 20 6分 某保温电热水壶电路如图 s是温控开关 r1为加热器 当开关s接到a时 电热水壶处于加热状态 此时通过电热水壶的电流是5a 当水烧开时 开关s自动切换到b 电热水壶处于保温状态 此时电热水壶的电功率为165w 不考虑温度对电阻阻值的影响 求 1 加热电阻r1的阻值是多大 2 在保温状态下 通过电阻r2的电流是多少 2 2009广东 20 7分 家庭电路的电压是220v 某空调器处于制冷状态时的功率p1是2 2kw 送风状态时的功率p2是0 22kw 它们是交替运行的 现测得此空调器在某时段内的电功率随时间变化的关系如图所示 1 空调器在前5min内处于什么状态 此时通过它的电流是多少 2 在1h内 空调器将消耗的电能是多少度 3 2013广东 21 6分 题图甲是家用电吹风的工作原理图电吹风工作时可以吹出热风也可以吹出凉风 l 要让电吹风工作时吹出热风 它的开关应置于题图甲中 选填 1 2 或 3 位置 此时电风扇与电热丝的连接方式是 2 某次用该电吹风将头发吹干的过程中 电吹风的功率随时间的变化关系如题21图乙所示 则在该次吹干头发过程中电吹风消耗的总电能是j 3 电热丝在工作时的电阻值是 保留一位小数 4 使用几年后 发现电热丝变细 则其电阻变 它的实际功率将变 1 并联 13200 91 7 大 小 4 2014广东 23 6分 如图是家用电热壶及铭牌 假设电热壶电阻丝电阻不变 水的比热容c水 4 2 103j kg 水的密度 水 1 0 103kg m3 求 1 电热壶电阻丝的电阻 2 不考虑热损失 电热壶正常工作时 把1l水从20 加热到100 所需要的时间 3 当电压为198v时 电热壶的实际功率 考点3伏安法测电功率 高频考点 考点分析 本考点是广东中考的高频考点 是重要的电学实验 考查难度较大 考查的都是综合题 分值所占比重较大 备考时要也要吃透这个考点 需掌握的知识点 1 2014广东 6 3分 图中 分别表示电表的正负接线柱 可以测量r消耗的电功率的电路图是 b 2 2010广东 17 7分 在测定 小灯泡额定电功率 的实验中 电源电压为4 5v且保持不变 小灯泡额定电压为2 5v 电阻约为10 1 请你用笔画线代替导线 将图中的实物电路连接完整 2 当小明同学按要求将图电路正确连接后 闭合开关 移动变阻器滑片p到某一点时 电流表示数 如图甲所示 为a 电压表示数 如图乙所示 为v 若他想测量小灯泡的额定功率 应将图中变阻器滑片p向端 填 a 或 b 移动 使电压表的示数为2 5v 3 另一组的小红同学在连线时 不小心将线接错了 使开关闭合后 移动变阻器滑片p 发现电流表示数变大时 电压表示数却变小 你分析一下产生这个现象的原因是 0 2 2 b 电压表测滑动变阻器两端的电压了 3 2013广东 18 6分 小王做 测量小灯泡电功率 的实验所用器材有 标有 2 5v 字样 正常发光时阻值约为13 的完全相同的小灯泡两个 电压恒为3v的学生电源 标有 20 1a 的滑动变阻器 电流表 电压表 开关及导线若干 1 图甲是实验电路图 图乙是实物连接图 接线过程中有一处连接错误 请在错误的接线上打 并用笔画线代替导线进行改正 要求改正后滑动变阻器接入电路的阻值最大 2 小王在实验之前检查仪表时发现 电流表有电流通过时能自由偏转 电流表未接入电路时 电流表指针如图丙所示 出现这种现象的原因是 3 按电路图正确连接后 闭合开关 灯不亮 电压表示数接近电源电压 电流表无示数造成这种现象的原因可能是 填正确选项前的字母 a 滑动变阻器断路b 开关接触不良c 小灯泡与灯座接触不良d 电流表断路 4 排除故障