人教版物理九年级下册《 第十八章电功率 第4节焦耳定律》课件

1、第十八章第十八章 电功率电功率第第4 4节节 焦耳定律焦耳定律人教版人教版 物理物理 九年级九年级 下册下册电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而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电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关有关? ?1. 理解理解焦耳定律焦耳定律，并能用焦耳定律进行有关，并能用焦耳定律进行有关计算，会解释有关计算，会解释有关电热现象电热现象；了解电热的利；了解电热的利用和防止。用和防止。2.在实验中过程，体验控制变量法和转换法在实验中过程，体验控制变量法和转换法的应用，进一步提

2、高实验设计和操作能力，的应用，进一步提高实验设计和操作能力，养成实事求是和严谨的科学态度。养成实事求是和严谨的科学态度。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。电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。利用电流的热效应来加热的设备：利用电流的热效应来加热的设备：_。电热器电热器电热水器电热水器电热水壶电热水壶电炉电炉电烤箱电烤箱电饭锅电饭锅电热取暖器电热取暖器 这些用电器工作时有什么共同特点？知识点 1点亮的灯泡过一会儿点亮的灯泡过一会儿会烫手，说明什么？会烫手，说明什么？导线和电熨斗串联，为导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线什么电熨斗很热而导线并不很热？说

3、明什么？并不很热？说明什么？电流的热效应与哪些电流的热效应与哪些因素有关？因素有关？猜想：猜想： 与与电流、电流、电阻、时间电阻、时间有关。有关。观察与猜想讨论讨论1：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用什么方法：当一个物理量被猜测与多个因素有关，应该用什么方法去研究？去研究？ （控制变量法）（控制变量法）讨论讨论2：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？：实验中通过观察什么现象来比较电流产生的热量的多少？（转换法）（转换法）实验实验装置装置当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使瓶中的空气温度升高、体积膨胀，导管里面瓶中的空气温度升高、体积

4、膨胀，导管里面原来一样高的液柱就会逐渐上升原来一样高的液柱就会逐渐上升。电流产生。电流产生的热量越多，液面就会上升得越高的热量越多，液面就会上升得越高。实验中，实验中，通过观察通过观察_来来比比较电流产生的热量的多少较电流产生的热量的多少。 管中液面上升的高度管中液面上升的高度这种研究方法这种研究方法叫叫实验方法实验方法R1 = 5 R2 = 10 A A在电流相同、通电时间相同的情况下，在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大电阻越大，这个电阻产生的这个电阻产生的热量越多热量越多。现象现象：电阻较大电阻较大的这边的液柱的这边的液柱上升较高上升较高。结论结论：控制不变的量是：控制不变的量是：

5、_、_。电流电流通电时间通电时间实验实验1：研究电热与电阻关系：研究电热与电阻关系点击图片播点击图片播放实验视频放实验视频I = 2I1IA AR = 5 R = 5 R = 5 I1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的阻的电流越大电流越大，这个电阻产生的，这个电阻产生的热量越多热量越多。现象：现象：电流较大电流较大的这边的液柱的这边的液柱上升较高上升较高。结论：结论：控制不变的量是：控制不变的量是：_、_。电阻电阻通电时间通电时间实验实验2：研究电热与电流关系：研究电热与电流关系点击图片播点击图片播放实验视频放实验视频1. 图是课本图是

6、课本“探究电流通过导体产生的探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系热量与导体电阻间关系”的实验装置，两的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是法正确的是 （ ）A左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大 BU形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少 C要保持两个电阻丝两端电压相等要保持两个电阻丝两端电压相等 D通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同通电时间相

7、同，两个容器中空气吸收的热量相同 B两电阻丝串联电流相等两电阻丝串联电流相等热量的多少不能直接观察，可通过热量的多少不能直接观察，可通过U型管液面高度差的变化来反映型管液面高度差的变化来反映电路中两电阻串联，电流相等，各电阻分得电压不等电路中两电阻串联，电流相等，各电阻分得电压不等根据根据Q=I2Rt可知，可知，I和和t相同时，电阻大的电阻丝产生的热量较多相同时，电阻大的电阻丝产生的热量较多Q = I R t 热量热量 电流电流 电阻电阻 时间时间J A S公式：公式：物理量：物理量：单位：单位： 电流通过导体产生的热电流通过导体产生的热量跟量跟电流的二次方成正比电流的二次方成正比，跟导体，跟

8、导体的的电阻成正比，电阻成正比，跟跟通电时间成正比通电时间成正比。知识点 2焦耳（焦耳（James Prescott Joule，18181889），），英国物理学家英国物理学家。用近用近40 年的时间做了年的时间做了400 多多次实验，研究热和功的关系次实验，研究热和功的关系。通过大量的实通过大量的实验，于验，于1840 年最先精确地确定了电流产生的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热量与电流、电阻和通电时间的关系。焦焦 耳耳物理学史物理学史 当电流通过导体时，当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，如果电能全部转化为内能，而没有同时而没有同时转化成其他形式的能量

9、，那么转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量电流产生的热量Q 就等于消耗的电就等于消耗的电能能W，即：即：Q = W = UIt = I2Rt ( (如：电暖器、电饭锅、电炉子等如：电暖器、电饭锅、电炉子等) )此时：此时：Q=W=Pt=UIt = U2Rt适用于适用于纯电阻电路纯电阻电路（只发热）（只发热）= I2Rt【问题回顾】【问题回顾】电炉丝和导线通过的电流相同电炉丝和导线通过的电流相同。为为什么电炉丝热什么电炉丝热的发红，而导线却几乎不发热？的发红，而导线却几乎不发热？原因：原因：导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线与电热丝串联，电流、时间都相同，导线电阻远小导线电阻远小于电炉

10、丝电阻于电炉丝电阻， 由由Q= I2Rt可知，导线产生的热量少。可知，导线产生的热量少。电能和电热关系电能和电热关系 例题例题 一根一根60的电阻丝接在的电阻丝接在36V的电源上，在的电源上，在5min内共产内共产生多少热量？生多少热量？解：解：通过电阻丝的电流为：通过电阻丝的电流为：电流产生的热量为：电流产生的热量为： Q=I2Rt=(0.6A)260560s=6480JUIR36V600.6A还有其他方法吗？还有其他方法吗？U2Q=W=R t额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作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时单位时间内产生的热

11、量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事二者似乎有矛盾，这是怎么回事? ?答：前者说电阻越小，答：前者说电阻越小，正常工作时正常工作时单位时间内产生的热量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，两者并不矛盾内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所所以我们在应用公式时应该特别注意条件以我们在应用公式时应该特别注意条件。想想议议想想议议2. 小明在一次野炊活动

12、中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。这是因为与长度相同的锡箔纸较宽处相比，较窄处最先燃烧。这是因为与长度相同的锡箔纸较宽处相比，较窄处窄处 （ ）A电阻较大电阻较大 B电流较大电流较大 C电压较小电压较小 D电功率较小电功率较小 A材料和长度相同时，导体越细，电阻越大材料和长度相同时，导体越细，电阻越大串联电路中各处的电流相等串联电路中各处的电流相等锡箔纸较窄处电阻大，电压较大锡箔纸较窄处电阻大，电压较大锡箔纸较窄处电压大，电功

13、率较大锡箔纸较窄处电压大，电功率较大（相当于纯电阻电路）（相当于纯电阻电路） 当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能（有用功），同时，电动机线圈也会发热（额外功）：能（有用功），同时，电动机线圈也会发热（额外功）：电能（电能（W） 内能（内能（Q）+机械能（机械能（E）W = UIt Q =I2Rt E=WQ 当电动机通电但当电动机通电但转子被卡住转子被卡住时，消耗的电能只会让电时，消耗的电能只会让电动机线圈发热，动机线圈发热， 此时，此时，W =UIt=Q=I2Rt 有关电动机的电热讨论有关电动机的电热讨论例题例题 家用电风扇正常工作时

14、电流为家用电风扇正常工作时电流为0.3A，电阻等效为，电阻等效为200，求在，求在5min内共产生多少热量？消耗的电能，转化的机械能是多少？效内共产生多少热量？消耗的电能，转化的机械能是多少？效率呢？率呢？解：解：消耗的电能消耗的电能（总的总的）为：为：电流产生的热量为：电流产生的热量为： Q=I2Rt=( (0.3A) )2200300s=5.4103JW=UIt=220V0.3A300s=1.98104J机械能机械能( (有用有用）：E=WQ=1.98104J5.4103J=1.44104J效率：效率：= EW1.44104J1.98104J100%100%=72.7%=3.一直流电动机，

15、把它接入一直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是电动机正常工作，工作电流是1.0A。求：（求：（1）电动机线圈电阻）电动机线圈电阻。 （2）电动机正常工作时的输出功率多大？）电动机正常工作时的输出功率多大？ （3）电动机的机械效率多大？）电动机的机械效率多大？ （4）如果在动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热）如果在动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？功率是多大？解：解：（1）当电机不

16、转时，由欧姆定律得）当电机不转时，由欧姆定律得，电机的内阻为：电机的内阻为： （4）电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热）电动机的转子突然被卡住时，此时相当于纯电阻，发热功率为：功率为：.URI110 2V0 50 4A.=%WP tPWP tP1 5W752W输出输出输出电电电=.UPR22V8W0 5热电饭锅电饭锅电烙铁电烙铁热得快热得快电热毯电热毯电熨斗电熨斗1电热的利用电热的利用电热器的优点电热器的优点: 清洁清洁卫生，没有环境污染，卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便热效率高，还可以方便地控制和调节温度地控制和调节温度。电热孵化器电热孵化器知识点 3 很多情况下我们并

17、不希望用电器的温度过高。如电视机的后盖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，是为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等。有很多孔，是为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等。2防止防止电热的危害电热的危害散散热热窗窗散散热热风风扇扇将用电器将用电器烧坏烧坏使绝缘材料使绝缘材料老化老化1.（安徽（安徽中考中考）如图所示的电路中，电源如图所示的电路中，电源电压保持电压保持6V不变，电阻不变，电阻R1=10，R2=20，闭合开关闭合开关S，则，则R1消耗的电功率为消耗的电功率为_W；若通电若通电30s，电阻，电阻R2产生的热量为产生的热量为_J。0.4 24 解

18、：解：由电路图可知，电路中的电流：由电路图可知，电路中的电流：R1的电功率的电功率P1=I2R1=（0.2A）210=0.4W电阻电阻R2产生的热量产生的热量Q2=I2R2t（0.2A）22030s=24J.126V0 2A1020UIRR连 接 中 考连 接 中 考2.（2018广安）如图，灯泡广安）如图，灯泡L上标有上标有“6V 3W”字样，电源电压字样，电源电压6V且保持不变，定值电阻且保持不变，定值电阻R=8（不计灯丝电阻的变化）。只闭合（不计灯丝电阻的变化）。只闭合S1和和S3，电阻，电阻R在在100s产生的热量是产生的热量是_J；电路在工作状电路在工作状态下，整个电路消耗的最小功率

19、是态下，整个电路消耗的最小功率是_W。4501.8U2RL=_P(6V)2=3W=12RL =12解析解析 只闭合只闭合S1和和S3，电阻，电阻R与灯泡并联，电阻与灯泡并联，电阻R两端的电压为两端的电压为电源电压电源电压6V，电阻，电阻R在在100s产生的热量：产生的热量：U2Q=W=_R(6V)2t=8100s=450J;解析解析 闭合开关闭合开关S2，断开开关，断开开关S1、S3，电阻，电阻R和灯泡和灯泡L串联，使接串联，使接入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小。入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小。最小电功率：最小电功率：U2P最小最小=R+RL(6V)2=8+12=1.

20、8W连 接 中 考连 接 中 考连 接 中 考连 接 中 考3.（2019无锡）如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于无锡）如图所示，在接线柱间接入熔丝和铜丝，熔丝电阻大于铜丝。接通电源，闭合开关铜丝。接通电源，闭合开关S，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看，依次闭合各小灯泡支路的开关，可以看到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被到电流表的示数逐渐增大；再闭合电炉丝支路的开关时，会发现熔丝被熔断。下列说法正确的是（）熔断。下列说法正确的是（）实验说明电路超负荷运行会引起实验说明电路超负荷运行会引起安全事故安全事故实验中通过熔丝的电流大于铜丝实验中通过熔丝的电流

21、大于铜丝通电相同的时间，熔丝所产生的通电相同的时间，熔丝所产生的热量多于铜丝热量多于铜丝随着支路开关依次闭合，熔丝最随着支路开关依次闭合，熔丝最终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关终熔断说明电流通过导体产生的热量与电流强度有关A只有只有 B只有只有 C只有只有 D都正确都正确 B连 接 中 考连 接 中 考4.（2019云南）一只标有云南）一只标有“6V 3W”的小灯泡，接在电源电压为的小灯泡，接在电源电压为12V的电路中，为使其正常发光，应的电路中，为使其正常发光，应_（选填（选填“串串”或或“并并”）联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），该电阻通电）联一个电阻（小灯泡灯丝电阻不变），

22、该电阻通电20s产生的热量是产生的热量是_J。串串60灯泡正常工作电流：灯泡正常工作电流：A5 . 06VW3L额额UPI电阻分压：电阻分压：UR=UUL=12V6V=6VIR=IL=0.5AQ=URIt=6V0.5A20s=60J连 接 中 考连 接 中 考5.（2019大庆）某电热水壶及其铭牌如图所示，小明为了测量该大庆）某电热水壶及其铭牌如图所示，小明为了测量该电热水壶的实际功率和加热效率，进行了如下实验：电热水壶的实际功率和加热效率，进行了如下实验： 关掉家里所有用电器，将该电热关掉家里所有用电器，将该电热水壶装满水，接通电热水壶，测得壶水壶装满水，接通电热水壶，测得壶中水温度从中水温

23、度从25上升到上升到35所用的时所用的时间为间为50s，同时观察到家中，同时观察到家中“220V 10（40）A 3 200imp/kWh”的电子式的电子式电能表的指示灯闪烁了电能表的指示灯闪烁了80imp，水的，水的比热容比热容c水水=4.2103J/（kg）。请）。请结合本次实验记录的数据，回答以下结合本次实验记录的数据，回答以下问题：问题：连 接 中 考连 接 中 考（1）除电子式电能表外，小明还需下列哪些器材完成上述两个）除电子式电能表外，小明还需下列哪些器材完成上述两个测量测量_。（选填器材前面的序号）。（选填器材前面的序号）刻度尺刻度尺 温度计温度计 电压表电压表 秒表秒表 弹簧测

24、力计弹簧测力计（2）若小明利用水升温吸热计算消耗的电能，计算出电热水壶）若小明利用水升温吸热计算消耗的电能，计算出电热水壶的功率和实际功率相比的功率和实际功率相比_（选填（选填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相等相等”），主要原因是），主要原因是_。（3）电热水壶的实际功率是）电热水壶的实际功率是_W。（4）电热水壶的加热效率是）电热水壶的加热效率是_。偏小偏小消耗的电能不可能完全转化成水的内能消耗的电能不可能完全转化成水的内能180084%1. 小明家电饭锅小明家电饭锅的的电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时电源线坏了，他在网上新买了一根，使用时闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这

25、根电源线很闻到橡胶的焦糊味，他立即拔下电源插头，发现这根电源线很热，其他用电器仍然正常工作。你认为引起电源线过热的原因热，其他用电器仍然正常工作。你认为引起电源线过热的原因可能是（）可能是（）A电路的电压过高电路的电压过高 B新买的电源线过细新买的电源线过细 C新买的电源线过粗新买的电源线过粗 D新买的电源线过短新买的电源线过短B基 础 巩 固 题基 础 巩 固 题2. 将规格都是将规格都是“220V 180W”的一台电冰箱、一台电脑和一床电的一台电冰箱、一台电脑和一床电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是正确

26、的是 （）（）A电冰箱产生的热量最多电冰箱产生的热量最多 B电脑产生的热量最多电脑产生的热量最多 C电热毯产生的热量最多电热毯产生的热量最多 D三者产生的热量一样多三者产生的热量一样多 C基 础 巩 固 题基 础 巩 固 题3. 甲、乙两电热丝电阻之比为甲、乙两电热丝电阻之比为34，通过的电流之比为，通过的电流之比为31，则相同时间内产生的热量之比为（）则相同时间内产生的热量之比为（）A274 B94 C49 D427 A基 础 巩 固 题基 础 巩 固 题4. 电热水壶上标有电热水壶上标有“220V 1800W”，小明发现烧水过程中热水，小明发现烧水过程中热水壶的发热体部分很快变热，但连接的

27、电线却不怎么热，是因为导壶的发热体部分很快变热，但连接的电线却不怎么热，是因为导线的电阻比发热体的电阻线的电阻比发热体的电阻_。在额定电压下，烧开一壶水用。在额定电压下，烧开一壶水用时时3min20s，这段时间内电热水壶发热体产生的，这段时间内电热水壶发热体产生的热量为热量为_J。小小3.6105基 础 巩 固 题基 础 巩 固 题用如图所示的装置探究用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相，相同烧瓶内装满了煤油同烧瓶内装满了煤油。（1）烧瓶中装入的煤油是）烧瓶中装入的煤油是_（选填（选填“导体导体”或或“绝缘体绝缘体”）。（2）请根据实

28、物电路，在虚线框图内画出对应的电路图）请根据实物电路，在虚线框图内画出对应的电路图。（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝）为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与与R2的阻值应的阻值应_，通过，通过R1的电流的电流_通过通过R2的电流的电流。R R2 2 R R1 1绝缘体绝缘体相等相等小于小于能 力 提 升 题能 力 提 升 题（4）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，）通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明说明_。（5）小红用如）小红用如左左下图示的装置，进一步探究下图示的装置，进一步探究“电流通过导体产电流通过导体产生的热量与电流的关系生的热量与电流的关系”，经多次实验测量，收集实验数据，绘，经多次实验测量，收集实验数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，右焦耳定律可知，右下下图中能正确反映图中能正确反映hI关系的是关系的是_。 电阻和通电时间不变，电流越大产生的热量越多电阻和通电时间不变，电流越大产生的热量越多A【拓展】【拓展】用用Q=I2Rt可以算电