人教版九年级物理全册 (焦耳定律)电功率教育课件

第4节 焦耳定律
2.如图4－K－1所示是“探究电流通过导体时产生热量的多少 与什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密闭着等量的
空气，R1＝R2＝R3，当开关S闭合后，下列说法正确的是（C ）
图4－K－1
第4节 焦耳定律
A.该实验装置是探究电流通过电阻时产生的热量与电阻大小的 关系
B.通过电阻R1和R2的电流相等
E其 + Q
UIt ＞ I2Rt=Q
电热的利用和防止
电热的利用： 电热水器、电饭锅、 电熨斗、电孵化器 等等。
生活中电热的利用：
电热器的优点: 清洁卫生，没有环境污染，热效率高， 还可以方便地控制和调节温度。
电热的危害 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，为了通风散热；电脑 运行时要用微型风扇及时散热等等。
焦耳定律：电流通过导体产生的热量 跟电流的二次方成正比，跟导体的电 阻成正比，跟通电时间成正比.
焦耳
(1818－1889)
焦耳定律
公式： Q =I²Rt
意义：热量 电流 电阻 时间 单位： J A Ω S
纯电阻电路: 电能
W
→ 内能
Q
UIt
=
I2Rt
非纯电阻电路: 电能
W
M
→ 内能+其它形式的能
哪些因素有关？
【猜想】
电阻
电流
通电时间 【设计实验进行探究】
问题：当一个物理量的大小被猜测与多个因 素有关时，应用什么方法去探究？
控制变量法
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻 越大，这个电阻产生的热量越多。
实验2：研究电热与电流关系
焦耳是英国物理学家.他一生 的大部分时间是在实验室里度过 的.1840年，焦耳通过大量的实验 终于确定了电流产生的热量跟电流 的平方成正比，跟导体的电阻成正 比，跟通电时间成正比，这个规律 就是焦耳定律。
焦耳致力于热功当量的精确测定达40年之久.他用 实验证明“功”和“热量”之间有确定的关系，为热 力学第一定律的建立确定了牢固的实验基础.
第4节 焦耳定律
11.一只电烙铁标有“220 V 40 W”字样，在额定电压下通 电10 min，产生的热量是2_.4_×__10_4_____J。
12.如图4－K－3所示，电源电压保持6 V不变，电阻R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，闭合开关S，通电30 s，则电阻R1产生的热量
为__12______J。
C.通电一段时间后，右边U形管内液面的高度差比左边小 D.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻放出 热量的多少的
第4节 焦耳定律
3.2018·邵阳 将规格都是“220 V 180 W”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，则下列说法正确的是（ C ） A.电冰箱产生的热量最多 B.电脑产生的热量最多 C.电热毯产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
第4节 焦耳定律
4.如图4－K－2所示，把电阻丝和刮去绝缘皮的铜导线串联在
由学生电源供电的低压电路中，把两片相同的纸分别绕在电阻
丝和铜导线上，通电一段时间后电阻丝使纸片燃烧，而与它串
联的铜导线却没有使纸片燃烧，发生这种现象的原因C 是（ ） A.通过电阻丝的电流大，而通过铜导线的电流小
B.铜导线是导体，导体都没有电阻
第4节 焦耳定律
7.下列例子中，能防止电热危害的是（ C ） A.供取暖用的电褥子 B.高空飞行员所穿衣服里的电热保温装置 C.电动机外壳上有许多小孔 D.孵化家禽的电热孵化器
第4节 焦耳定律
二、填空题
8.一根阻值为30 Ω的电阻丝，通电100 s，通过的电流为0.2 A，则电流通过电阻丝产生的热量是__1_20__J___。 9.一根60 Ω的电阻丝接在36 V的电源上，在5 min内产生的 热量是_6_48_0_____J。 10.一根阻值为100 Ω的电阻丝，通电电流为2 A，产生了 3.2×104 J的热量，需要的时间是___8_0____s。
结论：电流通过导体产生的热量跟电阻、 电流、 通电时间 有关。
焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟 电流的二次方成正比，跟导体的 电阻成正比，跟通电时间成正比。 这个规律叫做焦耳定律。
如果热量用Q 表示，电流用I 表示，电阻用R 表
示，通电时间用t 表示，则焦耳定律为
Q = I2Rt
公式中的Q、I、R、t 的单位分别为J、A、W、s 。
人教版九年级全一册第十八章
4 焦耳定律
想想议议
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?
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关?
电流的热效应
生活中.许多用电器接通电源后.都伴有热现象产生.
电流通过导体时电能转化为内能，这种现象 叫做电流的热效应.
电流的热效应 电流通过导体时产生的 热量 多少跟
R = 10 Ω
10 Ω
I
10 Ω
10 Ω
A
R = 10 Ω I1
I = 2I1
R = 10 Ω
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过 一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越 多。
(3)研究通电时间对产生热量的影响
●要研究通电时间对产生热量的影响,应该控
●制 电流 和 电阻 不变,改变 通电时间 。
已知R1＝44 Ω，R2＝2156 Ω。
（1）开关S置于________（选填“1”或“2”） 挡时是高温烧煮挡，它的电功率是多大？ （2）保温焖饭时电路中的电流是多大？10 min 图4－K－7 内产生的热量是多少？
第4节 焦耳定律
解：(1)2 由于家庭电路中的电压不变，把开关置于 2 挡时，电阻 R2 短路，
=(0.6 A)2×60 W×300 s
= 6 480 J
答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。
谢谢聆听
第十八章 电功率
第4节 焦耳定律
第4节 焦耳定律
达标巩固
一、选择题
1.2017·北京 下列家用电器中，将电流热效应作为工作原理 的是（B ） A.电视机 B.电热水器 C.抽油烟机 D.电冰箱
由生活经验知道，同一个电热器（电阻 一定），电流不变时，通电时间越长，产生 的热量越多。
在电流相同、通电时间相同的情况下， 电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
在电阻相同、通电时间相同的情况下， 通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生 的热量越多。
在电流和电阻都相同的情况下，通电 时间越长，这个电阻产生的热量越多。
第4节 焦耳定律
15.一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380 V，线圈电阻 为2 Ω，线圈中电流为10 A。这台电动机正常工作10 s消耗的 电能为_3_.8_×__10_4__J ，产生的热量为_2_×_1_0_3_J__。 16.将阻值分别为50 Ω和30 Ω的甲、乙两电阻串联后接在电 源上，在相同时间内，甲、乙两电阻产生的热量之比为5∶3 ________；若将甲、乙两电阻并联后接在同一电源上，在相同 时间内，电流通过甲、乙两电阻做功3∶之5 比为________。
C.电阻丝的电阻比铜导线的电阻大得多
D.电阻丝的通电时间比铜导线长
图4－K－2
第4节 焦耳定律
5.通过一根电阻丝的电流为2 A，通电1 min产生了2.64×104 J的热量，它的电阻是（C ） A.66 Ω B.6600 Ω C.110 Ω D.220 Ω 6.小明用一电炉加热一壶水，发现电炉丝断了，为了保证接触 良好，他将两个断头都剪掉一段，然后接好。用接好后的电炉 加热同一壶水，使水升高的温度相同，与原电炉相比需要的时 间将（电源电压相同）（ B ） A.变长 B.变短 C.不变 D.无法比较
第4节 焦耳定律
20.如图4－K－8所示是某品牌电饭锅工作原理的简化电路图， 电饭锅有两挡，分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡，S1为挡位自
动控制开关，R0和R为电热丝，R0的阻值为1210 Ω，该电饭锅
铭牌技术参数如下表所示（保温焖饭挡额定功率模糊不清）， 求：
图4－K－8
第4节 焦耳定律
某品牌电饭锅 额定电压 220 V
图4－K－3
第4节 焦耳定律
13.图4－K－4中电源电压保持不变，灯泡L上标有“6 V 3 W” 字样，当开关S闭合时，灯泡L正常发光，电流表的示数为0.8 A。则电阻R＝___2_0____ Ω，通电10 s，R产生的热量为 ____18____J。
图4－K－4

第4节 焦耳定律
14.家里的电风扇在工作时，风扇转动，用手摸一摸它的电动 机外壳，微微有些热。这说明，电流通过电风扇做功时，有 一小部分电能转化成了_内_______能，这部分能量的大小不能 ________（选填“能”或“不能”）用公式W＝UIt来计算。
第4节 焦耳定律
17.小明在网上看到一个户外爱好者的取火“神器”，如图4－K －5所示，将口香糖的锡纸剥下来，剪成中间窄、两端宽的形状， 将锡纸两端搭在电池的正、负极上，由于电源短路，电流较 ___大_____，又由于电流具有__热______效应，过一会儿，锡纸中 间部分燃烧起来。请你解释锡纸从中间狭窄的地方开始燃烧的 原因锡纸：中__间_狭__窄_的__地_方__电_阻__大__，_产__生_的__热_量__多______________。
高温烧煮 840 W 额定功率
保温焖饭 电源频率 50 Hz （1）电饭锅高温烧煮0.5 h消耗的电能。 （2）电饭锅保温焖饭时的额定功率。 （3）电阻丝R的阻值。
第4节 焦耳定律
解：(1)电饭锅高温烧煮挡的功率：P 高＝840 W，烧煮时间：t＝0.5 h ＝1800 s，由 P＝tW得，电饭锅高温烧煮 0.5 h 消耗的电能：
图4－K－5
第4节 焦耳定律
三、实验探究题
18.在“探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实 验中，某同学采取了如图4－K－6所示的实验装置（两个透明 容器中封闭着等量的空气）。
图4－K－6
第4节 焦耳定律
（1）实验中通过观察__U形__管__中_液__面_高__度_____变化来比较电流通 过导体产生热量的多少。 （2）观察图甲中的A、B管，在通电时间相同时，发现B管液 面上升得高，则表明电流通过导体产生的热量多少与电阻 ________有关。
2．要使电热器在单位时间内放出的热量减少一半，则应
使 （ C）
A. 通过它的电流减小一半 B. 它两端的电压减小一半 C. 它的电阻减小一半 D. 电压和电阻均减小一半
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
解:
I=
U R
=
36 60
V Ω
=
0.6
A
Q = I2Rt
1）纯电阻电路： 2）非纯电阻电路： 三、电热的利用和防止 1．利用：电暖气、电烤箱、电熨斗。 2．防止：散热窗、散热扇。
练习
1．将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上，若
R1=5 Ω >R2，通电后问那根火柴先被点燃 （A ）
A. R1在上的火柴 B. 在R2上的火柴
C. 同时点燃 D. 无法确定
电热的防止
电脑中的CPU在工作时要 产生热,如果过热就会损 坏芯片,所以要在芯片上 加装散热片和风扇.
一、电流的热效应 定义：电流通过导体时，电能转化成内能，这种
现象叫做电流的热效应。 二、焦耳定律
表述：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方 成正比，跟导体电阻成正比，跟通电时间成正比。
公式：Q = I 2 R t
电路中电阻最小，电功率最大，为高温烧煮挡，此时的电功率：P
U2 高温＝R1＝
（220 V）2 44 Ω ＝1100 W。
(2)开关置于 1 挡时，两电阻串联，为保温焖饭挡，电路中电流：I＝R1＋U R2＝
44
220 V Ω＋2156
Ω＝0.1
A，
10 min 内产生的热量：Q＝W＝UIt＝220 V×0.1 A×10×60 s＝1.32×104 J。
第4节 焦耳定律
（3）采用图乙所示实验装置，可以得出结论：在电阻和通电 时间相同时，电__流______越大，导体产生的热量越多。 （4）该实验中用到了控制变量法和__转__换____法。
第4节 焦耳定律
四、计算题
19.某型号的电饭锅有两挡，分别是高温烧煮挡和保温焖饭挡， 其原理如图4－K－7所示（虚线框内为电饭锅的发热部位）。
W＝P 高 t＝840 W×1800 s＝1.512×106 J。 (2)当开关 S 闭合、S1 断开时，仅有 R0 接入电路，电路中电阻较大，根 据 P＝UR2可知，电压一定时，电路中电阻越大，电功率越小，此时电饭