84焦耳定律课件人教版物理九年级全一册

焦耳定律第十八章电功率第4节新知梳理应用示例课堂小结新知梳理一、电流的热效应1.定义:电流通过导体时电能转化成

的现象。

2.探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关(1)发现问题、提出问题:电阻丝通过导线接到电路里,通过电阻丝和导线的电流相同。为什么电阻丝热得发红,而导线却几乎不发热呢?电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关?内能(2)实验器材:电源、开关、导线、5Ω的定值电阻(三个)、10Ω的定值电阻(一个)、

、透明容器、电流表、秒表、刻度尺。

(3)实验方法:该实验中电流通过导体产生热量的多少与多个因素有关,因此实验时应运用

法;实验中,电流通过导体产生热量的多少是通过U形管中液面的高度变化来反映的,这种研究问题的方法称为

法。

U形管控制变量转换(4)实验装置(部分):如图18-4-1甲、乙所示。图18-4-1(5)实验步骤①将装置甲连入电路。电路连接无误后闭合开关,读出此时电流表的示数,通电2min,观察U形管中液面的高度变化,并填入数据表格中。实验装置不变,通电4min,观察U形管中液面的高度变化,并填入数据表格中。②将装置乙连入电路。电路连接无误后闭合开关,读出此时电流表的示数,通电2min,观察U形管中液面的高度变化,并填入数据表格中。实验装置不变,通电4min,观察U形管中液面的高度变化,并填入数据表格中。③断开开关,整理器材。(6)实验数据记录表格装置图电阻/Ω电流/A通电时间/minU形管中液面的高度差/cmR1=5Ω

2

R2=10Ω

2

R1=5Ω

4

R2=10Ω

4

(续表)装置图电阻/Ω电流/A通电时间/minU形管中液面的高度差/cmR1=5Ω

2

R2=5Ω

2

R1=5Ω

4

R2=5Ω

4

(7)实验结论:在

和通电时间相同的情况下,电阻越大,这个电阻产生的热量

;在

和通电时间相同的情况下,通过电阻的电流越大,这个电阻产生的热量

;在

和电阻相同的情况下,通电时间越长,这个电阻产生的热量

。电流越多电阻越多电流越多(8)评估交流:①实验中5Ω的定值电阻和10Ω的定值电阻串联,主要目的是控制电路中的

相等;②实验中两个5Ω的定值电阻并联后再和一个5Ω的定值电阻串联,目的是使通过两容器中电阻的

不同;③为了使实验结论具有普遍性,要多测几组数据。

电流电流二、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

比,跟导体的电阻成

比,跟通电时间成

比。

2.表达式:

。

正正正Q=I2Rt

<I2RtUIt三、电热的利用和防止1.电热的利用——电热器(1)原理:电流的

效应。

(2)组成:主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的。(3)优点:①清洁卫生;②热效率高;③可以方便地进行控制和调节温度。(4)举例:电炉、电饭锅、电热毯等。热2.电热的防止过多的电热如果不能及时散失,会产生许多安全隐患,可利用散热孔、散热片、风扇吹风等方法加快散热。应用示例(2025长沙校级模拟)在做“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验时,小宁采用了如图18-4-2甲所示的实验装置:两个透明容器中密闭着空气,且都有一段电阻丝,将透明容器与装有液体的U形管相连,接入电路。类型1电流的热效应例1图18-4-2(1)实验中两个透明密闭容器中的空气质量应该

(选填“相等”或“不相等”)。实验中通过观察

的变化来比较电流通过电阻丝产生热量的多少,应用的科学探究方法是

(选填“控制变量法”“转换法”“等效替代法”或“类比法”)。

图18-4-2相等U形管两侧液面的高度差转换法(2)通电相同时间,发现B玻璃管内液面上升较A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。

电阻(3)小刚采用了如图乙所示的实验装置,右侧容器外并联5Ω电阻丝的作用是

。通电相同时间,发现A玻璃管内液面上升较B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。

图18-4-2使通过容器内电阻丝的电流不同电流(4)当家庭电路中的导线连接处接触不良时,容易引发火灾,则图

(选填“甲”或“乙”)的实验结论可以用来解释这种现象。

图18-4-2甲[实验点拨]探究电流热效应的实验中研究方法的运用(2025扬州)某电水壶内部电路简化后如图18-4-3所示。当开关S1、S2都闭合时,电水壶处于加热状态。水烧开后温控开关S2自动断开,电水壶处于保温状态。已知电阻R1=22Ω,保温时通过R1的电流为0.2A,c水=4.2×103J/(kg·℃)。求:类型2焦耳定律——电热器多挡位问题例2图18-4-3(1)将质量为1kg、初温为20℃的水加热至70℃,水吸收的热量Q。图18-4-3(1)水吸收的热量:Q=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105J。(2)电水壶处于加热状态时的电功率P。图18-4-3

(3)电水壶处于保温状态时,1min消耗的电能W。图18-4-3(3)水烧开后温控开关S2自动断开,两个电阻串联,此时电水壶处于保温状态,1min消耗的电能:W=UIt=220V×0.2A×60s=2640J。(2024南充)如图18-4-4甲所示为某品牌电热水壶。该型号电热水壶的内部简化电路如图乙所示,额定电压为220V,具有加热、保温两挡。保温挡的额定功率为100W,双触点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换。R1、R2是两个阻值不变的发热元件,其中R2=60.5Ω。现在此电热水壶中装入0.45L、初温为20℃的水,接到220V的家庭电路中,选用加热挡将水加热至100℃。已知该电热水壶的加热效率为80%,ρ水=1.0×103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)。求:例3图18-4-4(1)电热水壶中水吸收的热量。图18-4-4

(2)加热挡的额定功率。

图18-4-4(3)需要的加热时间。图18-4-4

将规格都是“220V

100W”的一台电风扇和一把电烙铁分别接入家庭电路中,使其正常工作相同的时间,下列说法中错误的是 (

)A.两个用电器产生的热量一样多B.电流通过两个用电器做功一样多C.两个用电器消耗的电能一样多D.两个用电器的实际功率相同类型3区分实际问题中的电功与电热例4A某直流电动机线圈的电阻是1.5Ω,把它接在稳压电源上,闭合开关,电动机正常工作,通过线圈的电流是2A,在20s内电动机所做的机械功是1080J。问:(1)在这段时间内,电流通过线圈产生的热量是多少?例5(1)电流通过线圈产生的热量:Q=I2Rt=(2A)2×1.5Ω×20s=120J。(2)在这段时间内,电流通过电动机做的功是多少?电源电压是多少?

(3)如果在工作过程中,电动机因故障卡住无法转动,此时电动机中的电流是多少?

(2)混淆实际问题中的电功与电热的原因在于不理解常见用电器工作过程中能的转化。如电动机工作时,将电能转化为机械能和内能(此电路为非纯电阻电路),则有W=W机+Q,其中,电流通过电动机做功W=UIt,电流通过线圈产生的热量Q=I2Rt,如下所示:

电流的热效应有时对我们有益,此时我们要利用它;有时对我们有害,此时需要减小电流导致的发热,或者尽快把发出的热散发掉。下列实例中利用了电流热效应的是 (

)A.电视机后盖有很多散热孔B.计算机内安装小风扇把热空气驱散C.电动机利用翼状散热片增大散热面积D.利用电热孵化器孵小鸡类型4电热的利用和防止例6D[方法指导]电热的利用和防止课堂小结电流的热效应探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关电阻电流通电时间焦耳定律电热的利用和防止

公式：Q=I2Rt单位：J、A、Ω、s非纯电阻电路：Q<W相关解析【应用示例】例4

A

[解析]

两个用电器都在额定电压下工作,实际功率相同,都是100W,相同时间内电流通过两个用电器做