九年级物理（第十八章 电功率）第4节 焦耳定律（人教版 学习、上课课件）

第4节焦耳定律第十八章电功率逐点导讲练课堂小结作业提升学习目标课时讲解1课时流程2电流的热效应焦耳定律电热的利用和防止知识点电流的热效应知1－讲感悟新知11.电流的热效应电流通过导体时电能转化成内能的现象。2.探究电热的影响因素(1)实验方法：转换法、控制变量法。••••••••知1－讲感悟新知实验详解●转换法：通过U形管两边液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而反映电阻产生热量的多少。●控制变量法：实验一是通过串联保证电流相同；实验二中，左边容器内电阻中电流是右边容器内电阻中电流的2倍，探究电热与电流的关系。知1－讲感悟新知(2)实验方案设计实验一：如图1甲所示，探究电流通过导体时产生热量的多少与导体电阻的关系。实验二：如图1乙所示，探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系。知1－讲感悟新知(3)实验结论实验一结论——在电流相同、通电时间相同的情况下，阻值越大的电阻产生的热量越多。实验二结论——在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过的电流越大的电阻产生的热量越多。在两次实验过程中，随着加热时间的延长，U形管两边液面的高度差增大，表明在电流大小、电阻大小相同时，通电时间越长，电阻产生的热量越多。知1－讲感悟新知特别提醒实验中用电阻丝对空气加热可以缩短实验时间，并会使实验现象更加明显。实验中应使两容器密闭且封闭等量的空气，不能漏气。感悟新知知1－练[中考·广东]用如图2所示的装置做“探究电流相同时，通过导体产生的热量与电阻大小的关系”的实验。(甲、乙是完全相同的密闭容器，闭合开关前，A、B

两U形管内液面相平)例1感悟新知知1－练(1)由于电流产生的热量不易直接测量，因此在实验中是通过观察U形管中液面的________来显示甲、乙容器内空气温度的变化，这里采用的探究方法是______。(2)通过对比观察，

______(填“甲”或“乙”)容器中导体产生的热量较多。由此可知，在电流和通电时间相同时，电阻越______，导体产生的热量越多。高度变化转换法乙大感悟新知知1－练解题秘方：对比图文信息，读图也能得出答案。解析：通过情景观察可以发现，两电阻丝串联，即保证电流相等，探究电热与电阻的关系，再观察U

形管液面高度的变化情况，哪一侧液面高度变化大，哪一侧容器中电阻丝在相同时间产生的热量多。技巧点拨：在探究电流产生的热量与电阻的关系时，要保证电流大小和通电时间相同。其中，保持电流大小相同的方法是将两个电阻串联。感悟新知知1－练1-1.如图3所示，两个密闭容器中接入电热丝R1、R2，右边容器上方接入电热丝R3，在通电时间相同的情况下，观察两个U形管中液面高度的变化。感悟新知知1－练本实验是根据______(填“气体”或“液体”)的热胀冷缩来反映电流产生的热量多少，已知R1=10Ω，R3=6Ω，为了研究电流产生的热量与电流的关系，则R2=______

Ω。若将R3

和R2

并联接入右边密闭容器中，则可研究电流产生的热量与______的关系。气体10电阻知识点焦耳定律知2－讲感悟新知21.内容：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。知2－讲感悟新知2.焦耳定律公式及各物理量单位公式Q=I2Rt物理量及单位电流IA电阻RΩ通电时间ts热量QJ知2－讲感悟新知(1)公式的意义：公式反映的是电流通过导体时产生热效应的规律，定量地揭示了电能转化为内能的规律。(2)适用范围：公式是由实验总结出来的，只要是电流所产生的热量，都可以利用这一公式进行计算。知2－讲感悟新知3.在纯电阻电路中，电热与电阻的关系(1)在只有R1

和R2

的串联电路中，电热与电阻成正比，即Q1

∶Q2=R1∶R2；(2)在只有R1

和R2

的并联电路中，通电时间相同时，电热与电阻成反比，即Q1∶Q2=R2∶R1。多用于定性比较两用电器相同时间产生的热量。知2－讲感悟新知拓展延伸电功(或消耗的电能)与电热间的关系：电功和电热的计算公式分别为W=UIt、Q=I2Rt，均适用于所有电路。在纯电阻电路中，由于电能全部转化为电热，所以W=Q。在非纯电阻电路中，电能只有一部分转化为电热，即W＞Q。感悟新知知2－练[中考·新疆]如图4所示的电路中，R1=2Ω，R2=4Ω，闭合开关S后，电流表的示数为0.5A。求：例2感悟新知知2－练(1)电路的总电阻；解题秘方：本题用到串联电路电阻的规律、欧姆定律公式和焦耳定律公式。(1)串联电路的总电阻等于各分电阻之和，据此求出电路的总电阻。感悟新知知2－练解：由电路图可知，R1、R2串联，电流表测电路中的电流，电压表测电源电压。(1)电路的总电阻R=R1+R2=2Ω+4Ω=6Ω。感悟新知知2－练(2)电压表的示数；解题秘方：运用欧姆定律公式变形得U=IR，可求出电压表示数。解：电压表的示数U=IR=0.5A×6Ω=3V。感悟新知知2－练(3)电阻R2

在1min内产生的热量。解题秘方：运用焦耳定律Q=I2Rt，可求出热量的多少。解：t=1min=60s，电阻R2

在1min内产生的热量Q=I2R2t=(0.5A)2×4Ω×60s=60J。感悟新知知2－练2-1.[中考·金昌]如图5所示，电源电压为9V且保持不变。闭合开关后，电流表A1

的示数为0.4A，电阻R2=15Ω。求：感悟新知知2－练(1)电流表A2的示数；

感悟新知知2－练(2)1分钟内，电阻R2上产生的热量。解：1分钟内，电阻R2上产生的热量Q2＝I22R2t＝(0.6A)2×15Ω×1×60s＝324J。感悟新知知2－练[中考·杭州]密闭房间里有一台规格为“220V800W”的取暖器，闭合开关使其正常工作30min。例3解题秘方：紧扣取暖器消耗的电能W

与产生的热量Q

间的关系。只有在纯电阻电路中，电热Q

和电功W

才相等。感悟新知知2－练(1)该取暖器消耗的电能为多少焦耳？解：正常工作30min取暖器消耗的电能为W=Pt=800W×60×30s=1.44×106J。感悟新知知2－练(2)若房间里空气质量为45kg，取暖器放出热量的15%被空气吸收，则房间里空气温度升高了多少摄氏度？［空气的比热为1000J/(kg·℃)］

感悟新知知2－练3-1.[中考·天津]额定功率为3000W的电热水器正常工作时，把质量为60kg的水从20℃加热到70℃。已知c

水=4.2×103

J/(kg·℃)，不计热量损失，求：感悟新知知2－练(1)水吸收的热量。解：使水温由20℃升高到70℃，水需要吸收的热量为Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×60kg×(70℃－20℃)＝1.26×107J。感悟新知知2－练(2)加热所需要的时间。

知识点电热的利用和防止知3－讲感悟新知31.电热器的工作原理：电流的热效应。2.电热器的主要结构：发热体。发热体是由导电性差、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。其中，绝缘体材料可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。知3－讲感悟新知3.常见家用电热器：电饭煲、电烙铁、电烤箱等。4.电热器的优点：清洁卫生；效率高；可以方便地控制和调节温度。5.电热的危害(1)由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。(2)造成电能输送过程中的电能损失。知3－讲感悟新知6.防止电热危害的方法(1)安装散热风扇；(2)安装散热片；(3)安装散热窗。知3－讲感悟新知延伸拓展照明灯工作时的能量转化：白炽灯工作时，电能转化为内能，灯丝的温度升高，达到发光的程度，因此，电能转化为内能和光能。LED灯的原理与其不同，LED灯是利用半导体材料的特性，让电能直接转化为光能，不用先转化为内能。白炽灯将电能转化为光能的大致比例为10%，一般节能灯的发光效率为30%，所以使用节能灯可大大节约电能。感悟新知知3－练下列情况中不属于防止电热危害的是()A.电视机的后盖有许多孔B.电脑机箱内有小风扇C.电动机外壳有许多散热片D.家电长时间停用，隔一段时间应通电一次例4感悟新知知3－练解题秘方：结合各种用电器具体作用来分析。解析：电视机上的散热孔，电脑机箱内的小风扇，电动机外壳上的散热片，都可以加速散热，从而防止电热的危害。家电长时间停用，隔一段时间通电一次，是利用电热驱潮，避免家用电器因受潮而损坏。感悟新知知3－练技巧点拨：熟悉各种常见用电器的作用，依据使用目的分析用电器工作时的能量转化，进而判断该用电器是利用电热还是防止电热可能带来的危害。答案：D感悟新知知