秋九級(jí)物理全冊(cè)電功率第節(jié)焦耳定律新版新人教版

秋九級(jí)物理全冊(cè)電功率第節(jié)焦耳定律新版新人教版第1頁/共34頁

問題思考

多媒體展示家庭電路中使用大功率用電器引起火災(zāi)視頻：學(xué)習(xí)新知第2頁/共34頁電流的熱效應(yīng)生活中.許多用電器接通電源后.都伴有熱現(xiàn)象產(chǎn)生.電流通過導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng).第3頁/共34頁燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？燙手不燙手第4頁/共34頁著火了！why？家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災(zāi)，這又是為什么？第5頁/共34頁燙手不燙手家庭電路中使用功率過大的用電器可能引起火災(zāi)。燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。要解釋上述兩個(gè)現(xiàn)象，我們必須研究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān).第6頁/共34頁思考：1.燈泡和電線串聯(lián)在電路中，電流相同，燈泡熱得發(fā)光，電線卻不怎么熱，這是為什么？2.相同的導(dǎo)線如果將燈泡換成大功率的電爐，電線將顯著發(fā)熱，甚至燒壞電線，這又是為什么？3.電熨斗，它通電的時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，一不小心，就會(huì)損壞衣料。這又是為什么？第7頁/共34頁電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱的多少跟什么因素有關(guān)？第8頁/共34頁[猜想與假設(shè)]1.可能與電阻有關(guān)。電阻越大，電流熱效應(yīng)越大電流的熱效應(yīng)與那些因素有關(guān)？2.可能與電流有關(guān)。電流越大，電流熱效應(yīng)越大3.可能與通電時(shí)間有關(guān)。通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流熱效應(yīng)越大第9頁/共34頁討論1.當(dāng)一個(gè)物理量被猜測(cè)與多個(gè)因素有關(guān)，應(yīng)用什么方法去研究？[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]控制變量法討論2.用什么方法和器材去觀察那些不可見的物理量？轉(zhuǎn)換法電熱——?dú)怏w（或液體）受熱膨脹.觀察產(chǎn)生熱量的多少第10頁/共34頁實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）在電流和時(shí)間相同的情況下，研究熱量和電阻的關(guān)系；（2）在電阻和時(shí)間相同的情況下，研究熱量和電流的關(guān)系；（3）在電流和電阻相同的情況下，研究熱量和時(shí)間的關(guān)系.第11頁/共34頁實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系R1=5ΩR2=10ΩA在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，研究電熱與電阻的關(guān)系.第12頁/共34頁電阻絲在電流、通電時(shí)間相同時(shí)，阻值

大

的電阻產(chǎn)生的熱量多.實(shí)驗(yàn)1：研究電熱與電阻關(guān)系第13頁/共34頁實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，研究電熱與電流的關(guān)系.第14頁/共34頁電阻絲在電阻、通電時(shí)間相同時(shí)，電流

大

的電阻產(chǎn)生的熱量多.實(shí)驗(yàn)2：研究電熱與電流關(guān)系第15頁/共34頁電阻絲在電流、電阻相同時(shí)，通電時(shí)間

長(zhǎng)

的產(chǎn)生的熱量多.實(shí)驗(yàn)3：研究電熱與通電時(shí)間關(guān)系第16頁/共34頁1.I與t相同，R越大，Q越多2.R與t相同，I越大，Q越多3.

R與I相同，t越大，Q越多

英國(guó)物理學(xué)家焦耳做了大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系，即焦耳定律.

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：第17頁/共34頁焦耳定律Q=I2Rt熱量電流電阻時(shí)間JAΩS公式：意義：?jiǎn)挝唬航苟蓛?nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電時(shí)間成正比.

焦耳

(1818－1889)第18頁/共34頁純電阻電路:電能→內(nèi)能

QI2Rt

WUIt=M非純電阻電路:電能→內(nèi)能+其它形式的能WE其

+QUIt

I2Rt=Q＞第19頁/共34頁

例1：一根60?的電阻絲接在36V的電源上，在5分鐘內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量？分析：先利用歐姆定律計(jì)算出通過電阻絲的電流，再利用焦耳定律公式計(jì)算電流產(chǎn)生的熱量。解：例題第20頁/共34頁

例2一電熱水器電阻絲的阻值為50Ω,正常工作時(shí)的電流為4A,工作10min放出的熱量為多少焦?解:工作10min放出的熱是:Q=I2Rt=(4A)2×50Ω×10×60s=4.8×105J.第21頁/共34頁拓展延伸

從前面學(xué)習(xí)知道，額定電壓相同的燈泡，額定功率越大.電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多.可是按照焦耳定律.電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。二者似乎有矛盾，這是怎么回事？

根據(jù)焦耳定律和歐姆定律，電流通過用電器的單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q/t=I2R

或Q/t=U2/R.其中Q/t=I2R表示通過用電器的電流相等時(shí)，用電器電阻越大，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多；Q/t=U2/R

表示用電器的兩端的電壓相等時(shí)，用電器電阻越小，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多。因此，兩者是不矛盾的。第22頁/共34頁前面兩個(gè)現(xiàn)象的解釋1第一個(gè)為什么

因?yàn)闊襞莺碗娋€流過相同的電流，燈泡發(fā)光時(shí)的電阻比電線的電阻大得多，根據(jù)焦?fàn)柖蒕=I2Rt

可知，在相同的時(shí)間內(nèi)電流通過燈泡產(chǎn)生的熱量比通過電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此，燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻察覺不出來。第二個(gè)為什么

大功率的用電器用電線連接在照明電路中時(shí)，由于照明電路的電壓是一定的，從P=UI

可知，在電線的電阻相同的情況下，跟用電器相連的電線中通過的電流比跟燈泡相連的電線中通過的電流大得多。根據(jù)Q=I2Rt

可知，在相同的時(shí)間內(nèi)電流通過跟用電器相連的電線產(chǎn)生的熱量比通過跟燈泡相連的電線產(chǎn)生的熱量大得多。因此跟用電器相連的電線顯著發(fā)熱，有可能燒壞它的絕緣皮，甚至引起火災(zāi)。2討論第23頁/共34頁1.電熱的利用：電熱水器、電飯鍋、電熨斗、電孵化器等等.2.電熱的防止：電視機(jī)后蓋的散熱窗、電腦主機(jī)里面的小電風(fēng)扇等等.電熱的利用和防止第24頁/共34頁研究電熱跟哪些因素有關(guān):1.猜想:電熱Q跟電流I、電阻R和通電時(shí)間t有關(guān).2.研究方法:控制變量法(1)研究電熱Q跟電阻R的關(guān)系.條件:電流I、通電時(shí)間t相同.結(jié)論:電阻R越大,電熱Q越多.(2)研究電熱Q跟電流I的關(guān)系.條件:電阻R、通電時(shí)間t相同.結(jié)論:電流越大,電熱越多.(3)研究電熱Q跟通電時(shí)間t的關(guān)系.條件:電流I、電阻R相同.結(jié)論:通電時(shí)間越長(zhǎng),電熱越多.焦耳定律1.內(nèi)容:2.公式:Q=I2Rt3.單位:I-安,R-歐,t-秒,Q-焦.第25頁/共34頁1.如圖是研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn),下列分析正確的是

(

)A.甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)用了控制變量法B.甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后,左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多C.乙實(shí)驗(yàn)是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D.乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后,右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大檢測(cè)反饋第26頁/共34頁

解析:甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中用到的研究方法是控制變量法和轉(zhuǎn)換法,A正確;甲實(shí)驗(yàn)兩電阻絲串聯(lián),通過電阻絲的電流和通電時(shí)間相同,右側(cè)電阻阻值大,由焦耳定律可知,右側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多,右側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量多,B錯(cuò)誤;乙實(shí)驗(yàn),右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián),左右空氣盒中電阻絲阻值和通電時(shí)間相同,通過電阻的電流不同,所以研究電流產(chǎn)生的熱量與電流的關(guān)系,C錯(cuò)誤;乙實(shí)驗(yàn),右側(cè)電阻絲與另一電阻絲并聯(lián),左右空氣盒中電阻絲的電阻和通電時(shí)間相同,由焦耳定律可知,左側(cè)電阻產(chǎn)生熱量多,則左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量多,氣體壓強(qiáng)大,即左側(cè)U形管中液面的高度差比右側(cè)的大,D錯(cuò)誤.故選A.第27頁/共34頁1.如圖是研究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn),下列分析正確的是

(

)A.甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)用了控制變量法B.甲實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后,左側(cè)容器內(nèi)空氣吸收的熱量更多C.乙實(shí)驗(yàn)是為了研究電流產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系D.乙實(shí)驗(yàn)通電一段時(shí)間后,右側(cè)U形管中液面的高度差比左側(cè)的大A檢測(cè)反饋第28頁/共34頁2.如圖所示電路中,已知R1>R2,閉合開關(guān)S后

(

)A.電流通過R1,R2產(chǎn)生的熱量Q1<Q2B.通過R1,R2的電流I1>I2C.R1,R2兩端的電壓U1>U2D.R1,R2消耗的電功率P1>P2A第29頁/共34頁

3.一根阻值為50Ω的電阻絲,兩端加上100V的電壓時(shí),通電1min所產(chǎn)生的熱量為

J,電阻絲消耗的電功率為

W.

1.2×104

200第30頁/共34頁4.家庭浴室中常用的暖燈型浴霸由四只標(biāo)有“220V

750W”的同規(guī)格發(fā)熱燈組成,當(dāng)四只燈泡同時(shí)正常工作100s時(shí),發(fā)熱燈產(chǎn)生的熱量是

J,此過程能使浴室內(nèi)10kg空氣的溫度從10℃上升到25℃,空氣的比熱容為1.0×103J/(kg·℃),則浴霸加熱浴室內(nèi)空氣的能量轉(zhuǎn)化率是

%.

第31頁/共34頁解析:四只燈泡同時(shí)正常工作時(shí)的功率:P=P額×4=750W×4=3000W;它們同時(shí)正常工作100s時(shí),產(chǎn)生的熱量是:Q=W=Pt=3000W×100s=3×105J.浴室內(nèi)空氣吸收的熱量:Q吸=cmΔt=1.0×103J/(kg·℃)×10kg×(25℃-10℃)=1.5×105J;浴霸加熱浴室內(nèi)空氣的能量轉(zhuǎn)化率:第32