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人教版·物理·九年级（下）第18章第4节焦耳定律学习目标-新知导入-新知探究-课堂小结-课堂达标1.通过生活实例，认识电流的热效应。2.能在实验的基础上推导出焦耳定律，会用焦耳定律进行计算。3.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题。【重点】电热与电阻、电流、通电时间的关系。【难点】焦耳定律的理解及应用。学习目标怎么判断有没有看电视？新知导入生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象。请举例说明。新知导入知识点电流的热效应1电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。通电电流的热效应新知探究提出问题电流通过导体产生热量的多少跟哪些因素有关？探究：电热与哪些因素有关新知探究电阻丝通过导线接到电路里，通过电阻丝和导线的电流相同。为什么电阻丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？猜想与假设（1）电流通过锡箔纸产生热量着火电阻宽窄不同的锡箔纸新知探究（2）通过电位器改变小灯泡的亮度电流改变电位器的电阻猜想与假设新知探究（3）电水壶烧水时间通电时间时间不同猜想与假设新知探究进行实验电热—Q实验方法电阻—R电流—I通电时间—t控制变量法转换法实验装置新知探究实验1：电热与电阻的关系R1=5ΩR2=10ΩA结论1：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。电流：I1=I2时间：t1=t2控制变量电阻：R2R1自变量电热：Q2Q1因变量高度差：h2h1I1I2h1h2Q1Q2新知探究（说明：视频中有三个不同电阻，可以更好地得出上述结论）AR1=5ΩR4=5ΩR3=5Ω结论2：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。电阻：R1=R3时间：t1=t2控制变量电流：I1I3自变量电热：Q1Q3因变量高度差：h1h3I1I3h1h3Q1Q3实验2：电热与电流的关系新知探究结论3：在电流相同、电阻相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多。电流：I电阻：R控制变量通电时间：t1t2自变量电热：Q1Q2因变量高度差：h1h2h1h2Q1Q2t1实验3：电热与通电时间的关系新知探究t21.第一次实验中，用5Ω和10Ω的电阻丝串联，目的是控制通过它们的电流和通电时间相同；第二次实验中，都采用5Ω的电阻丝，目的是控制电阻和通电时间相同。两次实验均采用了控制变量法。2.电阻丝产生热量使空气受热膨胀，推动液体流动，使液面发生变化，这里将电阻丝产生热量的多少通过U形管中液面高度的变化反映出来，是运用了转换法。控制变量法和转换法的应用特别提醒！新知探究典例1用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。（1）实验中通过观察___________________来比较电流产生的热量的多少。（2）为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，甲乙两瓶中要装入_____________的同种液体。（1）使用了转换法，把电流产生的热量近似等于煤油吸收的热量，而从煤油温度的变化就可以知道煤油吸收的热量，从而比较电流产生的热量。解析：温度计示数的变化质量相等（2）煤油吸收的热量的多少：Q吸=cmΔt。只有在同种物质质量相等时才方便由Δt比较Q吸。新知探究S用如图所示的实验装置探究“电流通过导体产生的热量与电阻的关系”。（3）为达到实验目的，选用的两电阻丝的阻值不能_______。（4）实验结论是________________________________________________。（5）该实验装置还可以研究通电时间一定时导体产生的热量与_____________的关系。（3）实验采用了控制变量法，探究电热与电阻的关系时，保持不变的量是电流和通电时间，需要改变的量是电阻，所以这两电阻丝的电阻不能相等。解析：相等在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。（4）实验可以得出电流通过导体产生的热量与电阻有关的结论。（5）单独比较一个烧瓶中的电阻产生热量的变化，可以研究电阻产生的热量与通电时间的关系。通电时间典例1新知探究电流通过导体产生的热量电阻电流通电时间数量关系QIRt数量关系新知探究焦耳（JamesPrescottJoule，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。焦耳知识点焦耳定律2新知探究（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。（2）公式Q=I2Rt（3）单位焦耳（J）AΩsJ1J=1A2·Ω·s焦耳定律新知探究W=UIt（适用于纯电阻电路）W=tU2RW=I2Rt（普遍适用）电功电热Q=I2Rt（普遍适用）电功与电热的关系新知探究Q=W=UIt（1）纯电阻电路电能内能W=UIt（2）非纯电阻电路电能内能其他形式的能Q=I2RtE其他=W-QQ=WWQQ=W=Pt=tU2RU=IRQ=W=UIt=I2Rt新知探究额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事?分析：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同，用公式；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，用公式P热=I2R，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。P热=U2R新知探究典例2一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?解析：通过电阻丝的电流为Q=I2Rt=(0.6A)2×60W×300s=6480JI===0.6AUR36V60Ω电流产生的热量为新知探究知识点电热的利用和防止3新知探究用来加热利用电热孵化器孵小鸡电热器的优点: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。电热的利用新知探究很多用电器，如电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等，在工作时，电能主要转化为内能之外的其他形式的能，即消耗的电能中，只有很少一部分转化成了内能，这些用电器都不是利用电流的热效应来工作的，不是电热器。不是所有的用电器都是电热器特别提醒！新知探究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，可以通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等。电热的危害新知探究注意用电安全新知探究典例3小军家的电热毯内的电阻丝断了，他爸爸把断了的电阻丝拧在一起，电热毯仍能使用，但会产生安全隐患，甚至造成火灾。其原因是（）A.电阻丝连接处电阻较小，造成局部过热B.电阻丝连接处电阻较大，造成局部过热C.电阻丝连接处电流比其他处电流小，造成局部过热D.电阻丝连接处电流比其他处电流小，造成局部过热解析：电阻丝连接处和其他处是串联在一起的，所以电流相等。但接线处的电阻丝是简单拧在一起的，会由于接触不良导致接线处电阻较大，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。故答案是B。B新知探究电流的热效应影响电热的因素电阻电流通电时间焦耳定律电热的利用和防止Q=I2Rt课堂小结1.家庭电路中各用电器是______联的，铭牌上标有“220V100W”的电视机和电热毯都正常工作1h，则_______产生的热量较多。并电热毯课堂达标2.2019年，中国青年科学家曹原证实了石墨烯在特定条件下的超导性能，取得了国际超导科研领域的重大突破。利用石墨烯超导的零电阻特性进行远距离输电，将实现电能零耗损。其节能依据的原理是（）A．牛顿第一定律B．帕斯卡定律C．欧姆定律D．焦耳定律D课堂达标课堂达标3.下列实例是防止电热带来危害的是（）A．及时冷却数据中心的电脑服务器B．用电热壶烧水C．用电熨斗熨衣服D．家电长时间停用，隔一段时间应通电一次A4.甲、乙两段导体通电时间相同，甲的电阻是乙的3倍，甲、乙产生的热量之比是4∶3，则通过甲、乙两导体的电流之比是（）A．2∶3B．2∶1C．9∶2D．3∶2A课堂达标5.如图所示，利用R1=5Ω、R2=10Ω的两段镍铬合金丝探究电流产生的热量跟哪些因素有关，其中两个透明的容器中密封了等量的空气，对此实验，下列说法正确的（）A.实验中通过观察U形管两侧液面高度差来判断电流产生热量的多少B.容器和U形管必须密封好，装有带色水的U形管是连通器C.若R1、R2两段镍铬合金丝的长度相同，R1的横截面积比R2小D.本实验可得结论：在通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多A课堂达标6.某同学组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读数为2A；电动机正常转动时，电流表读数为0.8A。则该电动机正常转动10min时，求：（1）消耗的电能；（2）线圈产生的热量。ASM解析：（1）工作时间t=10min=600s，电动机正常转动时的电流：I=0.8A，电动机正常运转时消耗的电能：W=UIt=3V×0.8A×600s=1440J。课堂达标（2）电动机没转动时，电能会全部转化为内能，此时电动机的线圈为纯电阻，由I=U/R可得，线圈的电阻：；则在电动机正常运转时，电流通过线圈产生的热量：Q=I2Rt=(0.8A)2×1.5Ω×600s=576J。R===1.5ΩUI3V2A6.某同学组装了一台直流电动机模型，他将电动机模型接入如图所示的电路中，已知电源电压U=3V，并保持不变，接通电路后，电动机没转动时，电流表读数为2A；电动机正常转动时，电流表读数为0.8A。则该电动机正常转动10min时。求：（1）消耗的电能；（2）线圈产生的热量。ASM课堂达标