九年级物理全册第十八章第4节焦耳定律习题课件新版新人教版.ppt

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1、第4节焦耳定律【新新课导课导思思】我我们们在使用在使用电电暖气暖气时时,导线导线和和电电暖暖气中通气中通过过的的电电流相同流相同,电电暖气很暖气很热热,而而导线导线却几乎不怎么却几乎不怎么热热,这这是是为为什么什么?【目目标导标导学学】1.1.知道知道电电流的流的热热效效应应。2.2.通通过过探究探究,知道知道电电流的流的热热效效应应与与电电流、流、电电阻和通阻和通电时电时间间有关。有关。3.3.知道焦耳定律知道焦耳定律,并会并会应应用焦耳定律用焦耳定律进进行行计计算。算。4.4.知道知道电热电热的利用和防止。的利用和防止。【自主自主预习预习】1.1.电电流的流的热热效效应应:定定义义:电电流

2、通流通过导过导体体时时_转转化成化成_的的现现象。象。2.2.探究探究电电流通流通过导过导体体时产时产生生热热的多少与哪些因素有关的多少与哪些因素有关:(1)(1)探究探究电电流通流通过导过导体体时产时产生生热热量与量与电电阻的关系。阻的关系。实验实验思路思路:控制控制_、_不不变变,改改变变_。实验结论实验结论:电电流、通流、通电时间电时间相同相同时时,_,_越大越大,电电阻阻产产生的生的热热量越多。量越多。电电能能内能内能电电流流通通电时间电时间电电阻阻电电阻阻(2)(2)探究探究电电流通流通过导过导体体时产时产生生热热量与量与电电流的关系。流的关系。实验实验思路思路:控制控制_、_不不变

3、变,改改变变_。实验结论实验结论:电电阻、通阻、通电时间电时间相同相同时时,_,_越大越大,电电阻阻产产生的生的热热量越多。量越多。电电阻阻通通电时间电时间电电流流通通过电过电阻的阻的电电流流3.3.焦耳定律焦耳定律:(1)(1)确定确定:英国物理学家英国物理学家_最先精确地确定最先精确地确定电电流流产产生的生的热热量与量与电电流、流、电电阻和通阻和通电时间电时间的关系。的关系。(2)(2)内容内容:电电流通流通过导过导体体产产生的生的热热量跟量跟_成正比成正比,跟跟导导体的体的_成正比成正比,跟跟_成正比。成正比。(3)(3)公式公式:_:_。焦耳焦耳电电流的二次方流的二次方电电阻阻通通电时

4、间电时间Q=IQ=I2 2RtRt(4)(4)电电流通流通过导过导体体时时,如果如果电电能全部能全部转转化化为为内能内能,没有没有同同时转时转化化为为其他形式的能量其他形式的能量,电电流流产产生的生的热热量量Q_Q_消消耗的耗的电电能能W,W,即即_。等于等于Q=W=Q=W=UItUIt4.4.电热电热的利用和防止的利用和防止:(1)(1)电热电热的利用的利用:_:_、_、_、养、养鸡鸡场场的的电热电热孵化器等。孵化器等。(2)(2)电热电热的防止的防止:_:_、散、散热热片、散片、散热热扇等。扇等。电热电热水器水器电饭锅电饭锅电电熨斗熨斗散散热热孔孔知知识识点一点一 电电流通流通过导过导体体

5、时产时产生的生的热热量与哪些因素有量与哪些因素有关关1.1.提出提出问题问题:电电流通流通过导过导体体时产时产生的生的热热量与哪些因素有量与哪些因素有关关?2.2.猜想与假猜想与假设设:电电流流产产生的生的热热量可能与量可能与_有关。有关。参考答案参考答案:电流、电阻、通电时间电流、电阻、通电时间3.3.实验实验方法方法:(1)(1)由于由于电电流流产产生的生的热热量可能与多个因素有关量可能与多个因素有关,故需要利故需要利用用_法。法。(2)(2)实验实验中中,电电流通流通过导过导体体产产生生热热量的多少无法直接量的多少无法直接显显示示,通通过过_显显示示产产生生热热量的多少量的多少,这这种方

6、法种方法为为_。参考答案参考答案:(1)(1)控制变量控制变量(2)U(2)U形管中液面的高度差转换法形管中液面的高度差转换法4.4.进进行行实验实验:(1)(1)探究探究电电流流产产生的生的热热量与量与电电阻的关系。阻的关系。实验实验装置装置:如如图图所示所示,两个透明容器中密封等量的空气两个透明容器中密封等量的空气,两个容器中都有一段两个容器中都有一段电电阻阻丝丝,两两电电阻阻丝丝串串联联,且右且右边边容器容器中的中的电电阻比阻比较较大。大。实验现实验现象象:通通电电一段一段时间时间后后,发现发现与右与右边边容器相通的容器相通的U U形管液面高度差形管液面高度差较较大。大。实验结论实验结论

7、:_:_。参考答案参考答案: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,电阻电阻越大越大,电阻产生的热量越多电阻产生的热量越多(2)(2)探究探究电电流流产产生的生的热热量与量与电电流的关系。流的关系。实验实验装置装置:如如图图所示所示,两个密两个密闭闭容器中的容器中的电电阻一阻一样样大大,在右在右边边容器的外部容器的外部,将一个将一个电电阻和阻和这这个容器内的个容器内的电电阻并阻并联联。实验现实验现象象:通通电电一段一段时间时间后后,发现发现与左与左边边容器相通的容器相通的U U形管液面高度差形管液面高度差较较大。大。实验结论实验结论:_:_。参考答案参考答案:在电阻相

8、同、通电时间相同的情况下在电阻相同、通电时间相同的情况下,通过通过电阻的电流越大电阻的电流越大,电阻产生的热量越多。电阻产生的热量越多。5.5.【交流与交流与讨论讨论】:实验实验中中,加加热热空气与加空气与加热热液体相比有液体相比有什么什么优优点点?参考答案参考答案:一是安全一是安全,如果容器内是液体如果容器内是液体,则液体与电接则液体与电接触触,加热空气不会出现漏电的危险。二是省电加热空气不会出现漏电的危险。二是省电,由于加由于加热的是空气热的是空气,因此耗电量非常小。三是空气膨胀大因此耗电量非常小。三是空气膨胀大,实实验效果更好。验效果更好。【示范示范题题1 1】(2016(2016宜昌中

9、考改宜昌中考改编编)采用如采用如图图所示的装置所示的装置探究探究“电电流流产产生的生的热热量跟什么因素有关量跟什么因素有关”,接通接通电电源源,瓶内瓶内的空气被加的空气被加热热后膨后膨胀胀,使使U U形管中的液面形管中的液面发发生生变变化化,通通过过观观察察U U形管的液面形管的液面变变化情况比化情况比较较出瓶内出瓶内电电阻阻丝丝的的发热发热多多少。少。(1)(1)如如图图所示的是探究所示的是探究电电流流产产生的生的热热量跟量跟_的的关系关系,通通电电一段一段时间时间_(_(选选填填“左瓶左瓶”或或“右瓶右瓶”)内的内的电电阻阻丝产丝产生的生的热热量多。量多。(2)(2)让实验让实验装置冷却到

10、初始状装置冷却到初始状态态,把右瓶并把右瓶并联联的两根的两根电电阻阻丝丝都放入瓶内都放入瓶内,接通接通电电源比源比较较两瓶内两瓶内电电阻阻丝发热丝发热多少。多少。此此时该时该装置是探究装置是探究电电流流产产生的生的热热量跟量跟_的关的关系系,一段一段时间时间后后电电阻阻丝产丝产生的生的热热量量_(_(选选填填“左左瓶瓶”“”“右瓶右瓶”或或“两瓶一两瓶一样样”)多。多。(3)(3)该实验该实验中用到了控制中用到了控制变变量法和量法和_法。法。【精讲精析精讲精析】(1)(1)装置中装置中,右边两个右边两个5 5的电阻并联后与的电阻并联后与左边左边5 5的电阻再串联的电阻再串联;根据串联电路的电流

11、特点可知根据串联电路的电流特点可知,右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等右边两个电阻的总电流和左边电阻的电流相等,即即I I右右=I=I左左,两个两个5 5的电阻并联的电阻并联,根据并联电路的电流特点可根据并联电路的电流特点可知知I I右右=I=I内内+I+I外外,比较可知比较可知I I左左II内内;两瓶中电阻相等两瓶中电阻相等(均为均为5 5),),通电时间相等通电时间相等,电流不同电流不同,故探究的是电流产生的故探究的是电流产生的热量跟电流的关系热量跟电流的关系;通电一段时间后通电一段时间后,由于电阻相同、由于电阻相同、通电时间相同、通电时间相同、I I左左II内内,根据焦耳定律根据焦

12、耳定律Q=IQ=I2 2RtRt可知可知,左瓶左瓶内的电阻丝产生的热量多。内的电阻丝产生的热量多。(2)(2)让实验装置冷却到初始状态让实验装置冷却到初始状态,把右瓶并联的两根电把右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内阻丝都放入瓶内,右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加右瓶中两根电阻丝对瓶内空气进行加热热;根据并联电路总电阻的计算公式可得根据并联电路总电阻的计算公式可得,右瓶中两根右瓶中两根55电阻丝的总电阻为电阻丝的总电阻为2.5,2.5,小于小于5,5,即即R R左左RR右右;两瓶两瓶内电阻丝的总电阻不相等内电阻丝的总电阻不相等,通电时间相等通电时间相等,电流相等电流相等,故故探究的是电流产生的热量跟

13、电阻的关系探究的是电流产生的热量跟电阻的关系;通电一段时间通电一段时间后后,由于电流相同由于电流相同(即即I I右右=I=I左左)、通电时间相同、通电时间相同、R R左左RR右右,根据焦耳定律根据焦耳定律Q=IQ=I2 2RtRt可知可知,左瓶内的电阻丝产生的热量左瓶内的电阻丝产生的热量多。多。(3)(3)瓶内的空气被加热后膨胀瓶内的空气被加热后膨胀,使使U U形管中的液面发生变形管中的液面发生变化化,通过观察通过观察U U形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝形管的液面变化情况比较出瓶内电阻丝的发热多少。故该实验还用到了转换法。的发热多少。故该实验还用到了转换法。答案答案:(1)(1)电流左瓶电

14、流左瓶(2)(2)电阻左瓶电阻左瓶(3)(3)转换转换【微点微点拨拨】(1)(1)实验实验中利用了控制中利用了控制变变量法和量法和转换转换法。法。(2)(2)在在实验实验中要使两容器密中要使两容器密闭闭,不能漏气。不能漏气。(3)(3)实验结实验结束束时时,要及要及时时断断电电,防止防止U U形管里的水溢出。形管里的水溢出。知知识识点二点二 焦耳定律焦耳定律1.1.公式的公式的应应用用:应应用公式用公式电热电热(焦耳定律焦耳定律)适用范适用范围围基本公式基本公式Q=IQ=I2 2RtRt普遍适用普遍适用导导出公式出公式Q=Q=t=t=UItUIt仅仅适用于适用于纯电纯电阻阻电电路路,W=Q,W

15、=Q备备注注:计计算算时时,公式中的各物理量要公式中的各物理量要对应对应于同一于同一导导体或同体或同一段一段电电路。路。2.2.串、并串、并联电联电路中路中电热电热与与电电阻的关系阻的关系:(1)(1)串串联电联电路路:电热电热与与电电阻成正比阻成正比,即即Q Q1 1QQ2 2=R=R1 1RR2 2。(2)(2)并并联电联电路路:通通电时间电时间相同相同时时,电热电热与与电电阻成反比阻成反比,即即Q Q1 1QQ2 2=R=R2 2RR1 1。【示范示范题题2 2】(2015(2015杭州中考杭州中考)某同学根据如某同学根据如图图所示所示电电路路进进行行实验实验,先用先用夹夹子子夹夹住住电

16、动电动机机转轴转轴使其不能使其不能转动转动,闭闭合合开关开关S,S,移移动动滑滑动变动变阻器滑片阻器滑片,记记下下电压电压表表读读数和数和电电流表流表读读数数;然后松开然后松开夹夹子子,使使电动电动机机转轴转动转轴转动,移移动动滑滑动变动变阻阻器滑片器滑片,记记下下电压电压表表读读数和数和电电流表流表读读数。数据数。数据记录记录如表如表:U/VU/VI/AI/AW/JW/JQ/JQ/J不不转动转动0.20.20.20.2W W1 1Q Q1 1转动转动3.03.01.21.2W W2 2Q Q2 2利用如表数据利用如表数据计计算和分析算和分析:(1)(1)电动电动机不机不转动时转动时,通通电电

17、10s,10s,电动电动机所做的机所做的电电功功W W1 1和所和所产产生的生的热热量量Q Q1 1。(2)(2)电动电动机机转动时转动时,通通电电10s,10s,电动电动机所做的机所做的电电功功W W2 2和所和所产产生的生的热热量量Q Q2 2。(3)(3)试试比比较较W W1 1和和Q Q1 1的大小关系以及的大小关系以及W W2 2和和Q Q2 2的大小关系的大小关系,并并分析其原因。分析其原因。【精讲精析精讲精析】本题考查电功与热量的计算。本题考查电功与热量的计算。(1)(1)电动机不转动时电动机不转动时,电动机所做的电功电动机所做的电功:W W1 1=U=U1 1I I1 1t=0

18、.2Vt=0.2V0.2A0.2A10s=0.4J;10s=0.4J;因为因为I=I=,所以电动机不转动时电阻所以电动机不转动时电阻R=R=电动机所产生的热量电动机所产生的热量Q Q1 1=RtRt=(0.2A)=(0.2A)2 21110s=0.4J10s=0.4J。(2)(2)电动机转动时所做的电功电动机转动时所做的电功W W2 2=U=U2 2I I2 2t=3.0Vt=3.0V1.2A1.2A10s=36J,10s=36J,电动机转动时电阻电动机转动时电阻R R与电动机不转动时的电阻相等与电动机不转动时的电阻相等,电动机所产生的热量电动机所产生的热量:Q Q2 2=I=I2 22 2R

19、t=(1.2A)Rt=(1.2A)2 21110s=14.4J10s=14.4J。(3)(3)通过上述计算可得通过上述计算可得,W,W1 1=Q=Q1 1,W,W2 2QQ2 2,电动机未转动时电动机未转动时,电流流经线圈时电能全部转化为内能电流流经线圈时电能全部转化为内能,因此因此W W1 1=Q=Q1 1;电动电动机转动时机转动时,电流流经线圈时电能一部分转化为机械能电流流经线圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能另一部分转化为内能,因此因此W W2 2QQ2 2。答案答案:(1)0.4J(1)0.4J0.4J0.4J(2)36J(2)36J14.4J14.4J(3)W(3)W1

20、1=Q=Q1 1,W,W2 2QQ2 2,电动机未转动时电动机未转动时,电流流经线圈时电能电流流经线圈时电能全部转化为内能全部转化为内能,因此因此W W1 1=Q=Q1 1;电动机转动时电动机转动时,电流流经线电流流经线圈时电能一部分转化为机械能圈时电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能另一部分转化为内能,因此因此W W2 2QQ2 2。【易易错错易混警示易混警示】(1)(1)只有在只有在电电能全部能全部转转化化为为内能的内能的电电路中路中,消耗的消耗的电电能才能才等于等于电热电热,即即Q=WQ=W。(2)(2)电热电热的求解。的求解。焦耳定律焦耳定律Q=IQ=I2 2RtRt适用于所有适用于所有电电路中路中电热电热的求解。的求解。对对于于纯电纯电阻阻电电路求路求电热还电热还可用可用Q=W=PtQ=W=Pt、Q=W=Q=W=UItUIt、Q=W=tQ=W=t。对对于非于非纯电纯电阻阻电电路求路求电热电热只能用只能用Q=IQ=I2 2RtRt。