15.4 探究焦耳定律 课件 2022－2023学年沪粤版物理九年级上册(共28张PPT)

(课件网) 第十五章 电能与电功率 15.4 探究焦耳定律 周六，小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴。可小明的妹妹跑过来偷偷告诉爸爸：哥哥刚把电视关了。 请你当下小侦探，帮助这位爸爸判断一下小明到底有没有看过电视？你的依据是什么？ 电熨斗 电水壶 电暖风 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。 热水器 电炉 饮水机 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象产生。 它们都有什么共同特性？你还知道哪些类似的用电器？ 电流通过导体，导体会发热的现象，叫做电流的热效应。 通过电炉丝和导线的电流相同，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？ 提出问题 猜想假设： 实验原理 电流的大小、导体电阻的大小、通电时间 控制变量法 当电流通过电阻丝时，电流产生的热量就使周围 的空气温度升高、体积膨胀。利用这个特点，采 用 U 形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的 变化来间接反映电流产生的热量。 实验方法： ——— 转换法 实验过程： 现象： 结论： 1、研究电热与电阻的关系 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 电 路 图 内部电阻较大的容器的U形管中液柱上升较高。 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。 实验过程： 现象： 结论： 2、研究电热与电流的关系 电 路 图 通过内部电阻的电流较大的，U形管中液柱上升较高。 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。 I = 2I1 A R=5 Ω R=5 Ω R=5 Ω I1 实验过程： 现象： 结论： 3、研究电热与通电时间的关系 给同一个电阻通电的时间越长，液柱上升越高。 在电流、电阻相同的情况下，通电的时间越长，这个电阻产生的热量越多。 观察一个设备（电阻、电流不变）U形管中液柱随通电时间的变化情况 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、电阻相同的情况下，通电的时间越长， 这个电阻产生的热量越多。 电热和电阻、电流、通电时间的定性关系： 焦耳（James Prescott Joule，1818~1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。 通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系（定量关系）。 Q = I R t 焦耳定律 公式： 意义： 单位： 电流流过导体时产生的热量，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。 热量 电流 电阻 时间 J A Ω s 练习：一根 60 的电阻丝接在 36 V 的电源上，在 5 min 内共产生多少热量？ 解： 通过电阻丝的电流 电流产生的热量 Q＝I2Rt＝(0.6 A)2×60 ×5×60 s＝6 480 J 还有其他方法吗？ 焦耳定律的理论推导 电流通过导体时，如果消耗的电能全部转化为热（即只发热），而没有转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量 Q 就等于消耗的电能 W。 Q＝W ＝UIt ＝IR×It ＝I2Rt 纯电阻电路， 欧姆定律成立 当电路中消耗的电能除内能外，还转化为其他能时： W＝UIt＞Q＝I2Rt 注意： （非纯电阻电路，欧姆定律不成立） 电能 → 内能＋机械能 示例：电动机 学以致用： 通过电炉丝和导线的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？ 电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律 Q = I2Rt 知，电流相等，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热 ... ...