人教版九年級(jí)全冊(cè)第4節(jié) 焦耳定律優(yōu)質(zhì)課ppt課件

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1.通過(guò)生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)電流的熱效應(yīng)。2.能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出焦耳定律，會(huì)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算。3.通過(guò)學(xué)習(xí)電熱的利用和防止，學(xué)會(huì)辯證地看待問(wèn)題。
【重點(diǎn)】電熱與電阻、電流、通電時(shí)間的關(guān)系。
【難點(diǎn)】焦耳定律的理解及應(yīng)用。
怎么判斷有沒(méi)有看電視？
生活中，許多用電器通電后，都伴有熱現(xiàn)象。請(qǐng)舉例說(shuō)明。
知識(shí)點(diǎn) 電流的熱效應(yīng)
電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，這個(gè)現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。
電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少跟哪些因素有關(guān)？
探究：電熱與哪些因素有關(guān)
電阻絲通過(guò)導(dǎo)線接到電路里，通過(guò)電阻絲和導(dǎo)線的電流相同。為什么電阻絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱呢？
（1）電流通過(guò)錫箔紙產(chǎn)生熱量著火
（2）通過(guò)電位器改變小燈泡的亮度
實(shí)驗(yàn)1：電熱與電阻的關(guān)系
結(jié)論1：在電流相同、通電時(shí)間相同的情況下，電阻越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
電流：I1=I2時(shí)間：t1=t2
（說(shuō)明：視頻中有三個(gè)不同電阻，可以更好地得出上述結(jié)論）
結(jié)論2：在電阻相同、通電時(shí)間相同的情況下，通過(guò)一個(gè)電阻的電流越大，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
電阻：R1=R3時(shí)間：t1=t2
實(shí)驗(yàn)2：電熱與電流的關(guān)系
結(jié)論3：在電流相同、電阻相同的情況下，通電時(shí)間越長(zhǎng)，這個(gè)電阻產(chǎn)生的熱量越多。
實(shí)驗(yàn)3：電熱與通電時(shí)間的關(guān)系
1.第一次實(shí)驗(yàn)中，用5Ω和10Ω的電阻絲串聯(lián)，目的是控制通過(guò)它們的電流和通電時(shí)間相同；第二次實(shí)驗(yàn)中，都采用5Ω的電阻絲，目的是控制電阻和通電時(shí)間相同。兩次實(shí)驗(yàn)均采用了控制變量法。2.電阻絲產(chǎn)生熱量使空氣受熱膨脹，推動(dòng)液體流動(dòng)，使液面發(fā)生變化，這里將電阻絲產(chǎn)生熱量的多少通過(guò)U形管中液面高度的變化反映出來(lái)，是運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法 。
控制變量法和轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用
用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。（1）實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察___________________來(lái)比較電流產(chǎn)生的熱量的多少。（2）為了便于比較兩種電阻絲通過(guò)電流后產(chǎn)生熱量的多少，甲乙兩瓶中要裝入_____________的同種液體。
（1）使用了轉(zhuǎn)換法，把電流產(chǎn)生的熱量近似等于煤油吸收的熱量，而從煤油溫度的變化就可以知道煤油吸收的熱量，從而比較電流產(chǎn)生的熱量。
（2）煤油吸收的熱量的多少：Q吸=cmΔt。只有在同種物質(zhì)質(zhì)量相等時(shí)才方便由Δt比較Q吸。
用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻的關(guān)系”。（3）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選用的兩電阻絲的阻值不能_______。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________________________________________________。（5）該實(shí)驗(yàn)裝置還可以研究通電時(shí)間一定時(shí)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與_____________的關(guān)系。
（3）實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法，探究電熱與電阻的關(guān)系時(shí)，保持不變的量是電流和通電時(shí)間，需要改變的量是電阻，所以這兩電阻絲的電阻不能相等。
在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。
（4）實(shí)驗(yàn)可以得出電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻有關(guān)的結(jié)論。
（5）單獨(dú)比較一個(gè)燒瓶中的電阻產(chǎn)生熱量的變化，可以研究電阻產(chǎn)生的熱量與通電時(shí)間的關(guān)系。
電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量
焦耳（James Presctt Jule，1818—1889），英國(guó)物理學(xué)家。用近40年的時(shí)間做了400多次實(shí)驗(yàn)，研究熱和功的關(guān)系。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，于1840年最先精確地確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系。
知識(shí)點(diǎn) 焦耳定律
電流通過(guò)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。
Q = I2 R t?
1J = 1 A2·Ω·s
W = U I t
Q = W = UIt
Q = W = UIt = I2Rt
額定電壓相同的燈泡，額定功率越大，電阻越小，正常工作時(shí)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越多?？墒前凑战苟?，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?
一根60Ω的電阻絲接在36V的電源兩端，在5min內(nèi)共產(chǎn)生多少熱量?
解析：通過(guò)電阻絲的電流為
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J
知識(shí)點(diǎn) 電熱的利用和防止
電熱器的優(yōu)點(diǎn): 清潔衛(wèi)生，沒(méi)有環(huán)境污染，熱效率高，還可以方便地控制和調(diào)節(jié)溫度。
很多用電器，如電風(fēng)扇、電冰箱、電視機(jī)、洗衣機(jī)等，在工作時(shí)，電能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能之外的其他形式的能，即消耗的電能中，只有很少一部分轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，這些用電器都不是利用電流的熱效應(yīng)來(lái)工作的，不是電熱器 。
不是所有的用電器都是電熱器
很多情況下我們并不希望用電器的溫度過(guò)高。如：電視機(jī)的后蓋有很多孔，可以通風(fēng)散熱；電腦運(yùn)行時(shí)要用微型風(fēng)扇及時(shí)散熱等。
小軍家的電熱毯內(nèi)的電阻絲斷了，他爸爸把斷了的電阻絲擰在一起，電熱毯仍能使用，但會(huì)產(chǎn)生安全隱患，甚至造成火災(zāi)。其原因是（ ）A.電阻絲連接處電阻較小，造成局部過(guò)熱B.電阻絲連接處電阻較大，造成局部過(guò)熱C.電阻絲連接處電流比其他處電流小，造成局部過(guò)熱D.電阻絲連接處電流比其他處電流小，造成局部過(guò)熱
解析：電阻絲連接處和其他處是串聯(lián)在一起的，所以電流相等。但接線處的電阻絲是簡(jiǎn)單擰在一起的，會(huì)由于接觸不良導(dǎo)致接線處電阻較大，根據(jù)焦耳定律Q = I2Rt可知，電流和時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。故答案是B。
1.家庭電路中各用電器是______聯(lián)的，銘牌上標(biāo)有“220V 100W”的電視機(jī)和電熱毯都正常工作1h，則_______產(chǎn)生的熱量較多。
2.2019年，中國(guó)青年科學(xué)家曹原證實(shí)了石墨烯在特定條件下的超導(dǎo)性能，取得了國(guó)際超導(dǎo)科研領(lǐng)域的重大突破。利用石墨烯超導(dǎo)的零電阻特性進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，將實(shí)現(xiàn)電能零耗損。其節(jié)能依據(jù)的原理是（　?。〢．牛頓第一定律B．帕斯卡定律C．歐姆定律D．焦耳定律
3.下列實(shí)例是防止電熱帶來(lái)危害的是（　?。〢．及時(shí)冷卻數(shù)據(jù)中心的電腦服務(wù)器B．用電熱壺?zé)瓹．用電熨斗熨衣服D．家電長(zhǎng)時(shí)間停用，隔一段時(shí)間應(yīng)通電一次
4.甲、乙兩段導(dǎo)體通電時(shí)間相同，甲的電阻是乙的3倍，甲、乙產(chǎn)生的熱量之比是4∶3，則通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)體的電流之比是（ ）A． 2∶3B． 2∶1C． 9∶2D． 3∶2
5.如圖所示，利用R1=5Ω、R2=10Ω的兩段鎳鉻合金絲探究電流產(chǎn)生的熱量跟哪些因素有關(guān)，其中兩個(gè)透明的容器中密封了等量的空氣，對(duì)此實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的（ ）A.實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察U形管兩側(cè)液面高度差來(lái)判斷電流產(chǎn)生熱量的多少B.容器和U形管必須密封好，裝有帶色水的U形管是連通器C.若R1、R2兩段鎳鉻合金絲的長(zhǎng)度相同，R1的橫截面積比R2小D.本實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：在通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多
6.某同學(xué)組裝了一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)模型，他將電動(dòng)機(jī)模型接入如圖所示的電路中，已知電源電壓U=3V，并保持不變，接通電路后，電動(dòng)機(jī)沒(méi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)為2A；電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)為0.8A。則該電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)10min時(shí)，求：（1）消耗的電能；（2）線圈產(chǎn)生的熱量。
解析：（1）工作時(shí)間t=10min=600s，電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電流：I=0.8A，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)消耗的電能：W=UIt =3V×0.8A×600s=1440J。