自编人教版九年级物理第十八章第四节焦耳定律课件ppt.pptx

焦耳定律 郑州市启智中学王东风 学习目标 1 能通过生活实例 认识电流的热效应 2 能在实验的基础上引出焦耳定律 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 生活中 许多用电器通电后 都伴有热现象产生 请同学们举例说明 它们的共同特征是什么 电能转化为内能 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 电流还有化学效应和磁效应等 上面这些生活中常用的电器有什么共同的特性 1 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 提出问题 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关 问题思考 猜想四 现象一 电炉丝通电能产生热 不通电不产生热 猜想二 电阻丝产生的热量与通电时间有关 猜想三 导体通电时产生的热量多少与导体的电阻大小有关 现象二 电阻丝通电的时间越长产生的热量越多 事实 电阻丝的材料是镍铬合金丝 导线材料是铜 猜想一 电阻丝产生的热量与电流有关 猜想和假设 问题一 如何比较电流产生的热量的多少 问题二 研究电流产生的热量与不同电阻值的关系 即如何保持电流和时间相同 如何改变电阻大小 问题三 研究电流产生的热量与不同电流大小的关系 即如何改变电流大小 如何控制电阻和时间相同 设计实验 控制变量法 问题一 如何比较电流产生的热量的多少 由于电流通过用电器所产生热量的大小不易直接进行观察比较 实验中怎样将它变为便于直接观察比较的现象呢 转换法 想一想议一议 问题一 如何比较电流产生的热量的多少 实验方法 转换法 设计实验 实验装置 问题二 如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系 实验装置 实验方法 控制变变量法 问题三 如何控制电阻相同来研究电流产生的热量与不同电流大小的关系 问题三 如何控制电流相同来研究电流产生的热量与不同电阻值的关系 验装置 目标 在电流相同 电阻不同时 产生电热的效果如何呢 思考 实验设计中 怎样保证电流等大 用什么仪器反映产生热量的多少 演示实验1 想一想议一议 电阻串联时电流相同 U型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 请回答 看到了什么现象 得出了什么结论 现象 I相同时 R大的一边液面升的高 即升温快 结论1 在电流和时间相同时 电阻越大产生的热量越多 思考 此时 哪个电流小 为什么 并联分流的电阻为什么要放在盒子外面 让相同的电阻 流过不同的电流 看效果会如何呢 演示实验2 右边的发热器电流小 因为并联的电阻分去一半的电流 不让它产生的热量影响盒内的温度 看到了什么现象 说明了什么结论 电流I大的液面升高快 即产生的热量Q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 跟踪思考 通过以上实验你能总结出什么规律 电阻上产生的电热与电阻大小和流过的电流都有关 电阻越大 电流越大 产生的热量越多 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 Rt 热量电流电阻时间 J A S 2 公式 意义 单位 二 焦耳定律 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 普遍适用 为什么用导线连接的电磁炉通电后 电炉很快发红发热 而导线却不热 因导线电阻很小 0 01 0 001 而电炉电阻很大 几十 几百欧姆 串联时导线生热很微小 故感觉不热 问题思考 试一试 实例分析 实例1 电褥子长时间通电容易起火 你能解释么 实例2 电路短路会起火 你能解释么 实例3 拨打手机时间长了 手上有什么感觉 怎么办 实例4 两个灯泡 亮度大的产生的热量一定更多么 1 在纯电阻电路中 如 电暖器 电饭锅 电炉子等 当电流通过导体时 电能全部转化为内能 而没有同时转化成其他形式的能量 这样电流产生的热量Q就等于消耗的电能W 即Q W UIt Pt I2Rt 2 在非纯电阻电路中 如当电扇工作时 消耗的电能主要转化为电机的机械能 W电 Q热 三 电能和电热关系 电能内能 机械能 此时 只能用Q I2Rt 焦耳定律 来计算电热 1 在纯电阻电路中 如 电暖器 电饭锅 电炉子等 当电流通过导体时 电能全部转化为内能 而没有同时转化成其他形式的能量 这样电流产生的热量Q就等于消耗的电能W 即Q W UIt Pt I2Rt 2 在非纯电阻电路中 如当电扇工作时 消耗的电能主要转化为电机的机械能 W电 Q热 三 电能和电热关系 电能内能 机械能 此时 只能用Q I2Rt 焦耳定律 来计算电热只能用W UIt Pt计算求电能 不能混用 Q I2Rt 0 6A 2 60W 300s 6480J 一根60 的电阻丝接在36V的电源两端 在5min内共产生多少热量 答 在5min内共产生6480J热量 解 例题解析 牛刀小试 1 某导体的电阻是2 当1A安的电流通过时 1分钟产生的热量是多少焦 2 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V 线圈的电阻为2 线圈中的电流为10A 若这台电动机正常工作1秒钟 牛刀小试 1 某导体的电阻是2欧 当1安的电流通过时 1分钟产生的热量是多少焦 解 Q I2Rt 1A 2 2 60S 120J答 1分钟产生的热量是120焦 2 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380伏 线圈的电阻为2欧 线圈中的电流为10安 若这台电动机正常工作1秒钟 求 1 消耗的电能W 2 产生的热量Q 解 1 消耗的电能为 W UIt 380V 10A 1S 3800J2 产生的热量为 Q I2Rt 10A 2 2 1S 200J答 消耗的电能是3800焦 产生的热量是200焦 额定电压相同的灯泡 额定功率越大 电阻越小 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 电压相同时 适用 R越小 Q越大 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 电流相同时 适用Q I Rt R越大Q越大 两者并不矛盾 所以我们在应用公式时应该特别注意条件 想想议议 1 电热的利用 电热器 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 四 电热的利用和防止 定义 利用电流的热效应而制成的发热设备 原理 焦耳定律 组成 电热器的主要组成部分是发热体 发热体是由电阻率大 熔点高的合金制成 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 投影仪的散热窗 电动机的外壳 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 也是为了降温 烧坏电器导线绝缘皮老化引起火灾 1 电流的热效应定义 实质 2 焦耳定律的探究实验3 焦耳定律内容 公式 4 电热的利用和防止 小结 1 电流通过导体时产生的热量跟 成正比 跟导体的 成正比 跟 成正比 这个规律叫做焦耳定律 数字表达式是 2 电热器是利用电流的 效应制成的 它的主要部件是 电流流过电热器所做的功全部用来产生 电流的平方 电阻 通电的时间 Q I2Rt 热 发热体 热量 当堂检测 3 标有 220V40W 电热器安装在220V的电路中 工作100s后 所消耗的电能是J 产生的热量是J4 下列电器中 不属于电热器的是 A 电饭锅B 电熨斗C 电风扇D 电烤炉 4000 4000 C 5 家庭电路使用的电炉 电炉丝与导线是串联的 当电炉丝发热发红时 连接导线却不热 这是因为 A 通过电炉丝电流比通过连接导线的电流大B 通过电炉丝电流比通过连接导线