九年級物理全冊第十八章第4節(jié)焦耳定律導(dǎo)學(xué)案新版新人教版20200303125

九年級物理全冊第十八章第4節(jié)焦耳定律導(dǎo)學(xué)案一、知識導(dǎo)引焦耳定律的提出1.定義焦耳（J）是物理學(xué)中用來表達(dá)能量和熱量的單位，記作J，以紀(jì)念英國物理學(xué)家焦耳。2.焦耳定律的表述焦耳定律又稱為熱效應(yīng)定律。它表明：通過導(dǎo)體的電流在導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生熱效應(yīng)，產(chǎn)生的熱量與通過該導(dǎo)體的電流大小和通過導(dǎo)體的時間成正比。3.焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式焦耳定律可以用以下數(shù)學(xué)表達(dá)式表示：Q=I*I*R*t其中，Q表示所產(chǎn)生的熱量（焦耳），I表示電流（安培），R表示電阻（歐姆），t表示通過導(dǎo)體的時間（秒）。理解焦耳定律1.關(guān)系解釋從焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以看出，所產(chǎn)生的熱量與電流的平方、電阻和通過導(dǎo)體的時間成正比。這意味著：當(dāng)電流增大時，所產(chǎn)生的熱量也增大；當(dāng)電阻增大時，所產(chǎn)生的熱量也增大；當(dāng)通過導(dǎo)體的時間增長時，所產(chǎn)生的熱量也增大。2.實(shí)際應(yīng)用舉例焦耳定律在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。下面以一些具體例子來說明它的應(yīng)用：電熱水壺的加熱原理：電熱水壺內(nèi)部有一根發(fā)熱絲，當(dāng)通電時，發(fā)熱絲上的電流通過焦耳定律產(chǎn)生熱量，將水加熱至沸騰；電熱毯的使用：電熱毯中的發(fā)熱絲通過焦耳定律產(chǎn)生熱量，使人感到溫暖；固態(tài)發(fā)光二極管（LED）中的發(fā)光原理：固態(tài)發(fā)光二極管通過電流通入半導(dǎo)體材料中，產(chǎn)生的熱量使其發(fā)光；焊接工藝中的應(yīng)用：焊接工藝中使用電流加熱金屬，使其熔化并連接；火力發(fā)電中的應(yīng)用：火力發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終轉(zhuǎn)化為電能。二、擴(kuò)展拓展1.焦耳定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證焦耳定律，可以進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)材料和工具：鎳鉻合金絲加熱器恒流電源恒溫水槽溫度計(jì)計(jì)時器電壓表電流表電阻表實(shí)驗(yàn)步驟：將鎳鉻合金絲加熱器插入恒流電源中，記錄電源給定的電流和時間；在一定時間內(nèi)，將加熱器完全浸入恒溫水槽中，記錄水槽中水的初始溫度；開始通電并計(jì)時，在給定時間內(nèi)記錄水槽中水的溫度變化；根據(jù)焦耳定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算所產(chǎn)生的熱量；將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，繪制電流與熱量、電阻與熱量、時間與熱量的關(guān)系曲線。2.焦耳定律的應(yīng)用案例焦耳定律在現(xiàn)實(shí)生活中有著廣泛的應(yīng)用。以下是一些焦耳定律的應(yīng)用案例：電加熱器的工作原理電加熱器是利用焦耳定律進(jìn)行加熱的設(shè)備。電加熱器內(nèi)部有一根發(fā)熱絲，當(dāng)通上電流時，發(fā)熱絲會根據(jù)焦耳定律產(chǎn)生熱量，使加熱器加熱。固態(tài)發(fā)光二極管（LED）固態(tài)發(fā)光二極管是一種半導(dǎo)體材料制成的發(fā)光裝置，通過電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，并將其轉(zhuǎn)化為光能，使LED發(fā)光。光伏發(fā)電光伏發(fā)電利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)光照射到光伏電池表面時，光伏電池內(nèi)部的電流通過焦耳定律產(chǎn)生熱量，在光伏電池上端產(chǎn)生電勢差，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。3.相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)為了更好地理解焦耳定律和其應(yīng)用，我們可以設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證焦耳定律，并觀察熱量與電流、電阻、時間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材和材料：電流表電壓表電阻線圈電源導(dǎo)線熱量計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：將電源通過電阻線圈和熱量計(jì)連接，將電流表和電壓表連接到電阻線圈上；調(diào)節(jié)電源的電流，同時記錄電流表和電壓表的讀數(shù)；在一定時間內(nèi)記錄熱量計(jì)顯示的熱量值；改變電源的電流，重復(fù)步驟2和3，記錄不同電流下的熱量值；整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制熱量與電流、電阻、時間的關(guān)系曲線。三、總結(jié)焦耳定律是描述通過導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通過導(dǎo)體的時間之間的關(guān)系的定律。通過焦耳定律，我們可以了解電流對熱量產(chǎn)生的影響，