沪科版（2024）九年级全册（2024）第三节 焦耳定律课堂教学课件ppt

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能通过实验，认识电流的热效应，了解焦耳定律，能用焦耳定律分析并解决与此相关的问题；知道电流热效应的危险性，具有安全用电的自觉行为。 能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象：这需要学生能将焦耳定律与实际生活相联系，比如解释电炉丝热得发红而导线几乎不发热等现象，还要能根据焦耳定律分析和解决一些实际问题，如计算电器设备的发热量、选择合适的电线规格等。
1.认识电能可以转化为热能，了解电热的应用。2.知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。3.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用。
想一想：工厂利用电热炼钢，家庭利用电热、烧水、做饭、电热毯等。电流通过导体时，导体会发热。由此产生的热量与哪些因素有关呢？本节我们学习电流的热效应及焦耳定律。
一、电流的热效应1.电流的热效应（1）定义：电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。思考1：你知道生活中还有哪些用电器是利用电流的热效应工作的吗？
电热水壶：通过电流的热效应将电能转化为热能，从而加热水或其他液体。
电热水器：利用电流的热效应来加热水，提供热水供应。电饭锅：主要将电能转化为内能，利用电流的热效应来加热食物。电熨斗：将电能转化为热能，利用电流的热效应来加热衣物，使其平整。
思考2：左图是一种常见的电暖器，通电后会发热发光，电暖器和导线通过的电流相同，为什么电热管发热， 导线却几乎不发热呢？
电热管具有较大的电阻，导线电阻较小，电流产生的热量可能与导体本身电阻有关。
思考3：电流产生的热量可能还与哪些因素有关？
白炽灯通电后，在刚开始不是很热，可过了一会就很热，为什么？电流产生的热量可能与通电时间长短有关。
下面，我们通过实验进行探究，电流产生的热量是否与这些因素有关，以及它们之间有怎样关系？
电饭锅通电后为什么必须按下加热（煮饭）按钮开关才能煮熟饭？按下加热按钮，才能接通主加热电路，才能获得足够的电流，电流产生的热量可能与通过导体的电流有大小有关。
探究：电流产生的热量与哪些因素有关
1.提出问题电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关？2.猜想与假设可能与电阻的大小、通电时间长短，电流强弱有关。3. 实验方法：（1）控制变量法；（2）转换法:通过空气温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。
4.实验步骤（1）按照电路图，将电源、滑动变阻器、开关和密封有煤油和电阻丝并插有温度计的容器等实验器材连接起来。观察下面两种情况温度计示数的变化。
（2）探究电热与通电时间的关系闭合开关，若仅改变给电阻丝加热的时间，观察温度计示数的变化，能得出什么结论？
结论：同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，温度计的示数越大，产生的热量越多。
（3）探究电热与导体电阻的关系若将两段不同阻值的电阻丝分别密封在装有等质量煤油的两个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中。请你依据图 1中的电路图将两个容器与其他器材串联起来。
实验现象：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，煤油的温度越高，表明电流产生的热量越多。
R1 R2
（4）探究电热与电流大小的关系如图所示电路，连接相同的电阻丝R1=R2分别放在装有等质量煤油的烧瓶，并联连入，闭合开关移，调节滑动变阻器。使通过I2=2I1。你观察到什么现象？
实验现象：相同的电阻，时间一定时，电流较大的煤油的温度越高，表明电流产生的热量越多。
视频：电流产生的热量与哪些因素有关？
5. 实验结论：从实验可以发现，电流产生的热量与电流大小、导体电阻以及通电时间有关。
当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。 当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。 当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。
二、焦耳定律英国物理学家焦耳做了400多次实验，他于 1841 年发现了电流通过导体产生的热量跟导体电阻、通过导体的电流及通电时间之间的关系。
1. 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。为了纪念焦耳，这一规律被称为焦耳定律
2. 公式： Q = I2Rt I 表示电流，单位是安培（A） R 表示电阻，单位是欧姆（Ω） t 表示时间，单位是秒（s） Q表示热量，单位是焦耳（J）思考讨论学习了焦耳定律，请你解释电暖器电热管发热，而导线几乎不发热的原因。参考答案：电炉丝和导线串联，电流相同，由于电炉丝的电阻大，相同时间内产生的热量多，所以热得发红，而导线却几乎不发热。
（2）非纯电阻电路中，例如电风扇、电动机、电动车等电能主要转化为机械能，所以Q＜W
电热计算式：Q=I2Rt
3.电功和电热关系（1）在纯电阻电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即Q=W ，产生的热量均可用下列公式计算：
4.电流的热效应的广泛的应用以及危害（1）电热的利用 电热水器、电熨斗、电暖器：这些用电器的核心部件是发热体，发热体采用电阻较大的合金材料制成。根据焦耳定律Q = I2Rt，在电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多，从而实现加热的目的。他们工作时消耗的电能几乎全部用来产生热量，有较高的效能。
思考讨论：保险丝是如何起到保护电路和用电器的作用的？参考答案：保险丝是由电阻率较大、熔点较低的铅锑合金制成的。当电路中电流过大时，根据焦耳定律Q = I2Rt，保险丝会产生较多的热量，温度迅速升高，达到熔点后熔断，切断电路，起到保护电路和用电器的作用。
（2）电流的热效应产生危害以及防止①计算机、电视机工作时电流的热效应若导致温度过高，则会影响其正常工作和使用寿命。计算机、电视机的后盖都留有一些小孔，计算机还装有风扇，来散热。②当家中同时使用空调、电热水器等大功率用电器时，电路中的总电流会增大，有可能超过安全值，过多的电热会使导线的绝缘层损坏，引起线路故障，甚至引发火灾。
思考：我们在生活中应该如何防止热效应产生的这种危害呢？”避免电路中电流过大：不随意更换大功率用电器，防止电路总功率过大；不私拉乱接电线，避免电路短路。​- 减小导体电阻：选择横截面积较大、电阻率较小的导线（如铜导线），降低导线的电阻，减少导线发热。保证电路通风散热：电线和用电器周围不要堆放易燃物品，保证良好的通风条件，及时散发热量；大型用电器（如空调、冰箱）要远离热源，避免温度过高。
1．如图所示的用电器中，利用电流的热效应工作的是（　　）A． 平板电脑B． 电热水壶C． 无线路由器D． 电视机
2.小明在网上看到一个取火“神器”，如图所示，将口香糖的锡纸剥下来，剪成中间窄、两端宽的形状，将锡纸两端带锡的一面分别搭在电池的正、负极上，由于电池被短路，电流较________，电流具有_______ 效应，过一会儿，锡纸中间的部分燃烧起来。
3. （多选）如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1>R2 。下列说法正确的是（ ）A．闭合开关后，通过R1的电流小于R2的电流B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙快C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系D．该实验用到了转换法和控制变量法
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。2.探究：电流产生的热量与哪些因素有关。电流产生的热量与电流大小、导体电阻以及通电时间有关。3.焦耳定律的内容： 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。4. 公式： Q = I2Rt
1.完成课后巩固练习2. 阅读《焦耳：能量的故事》，预习下一节