滬粵版九年級(jí)物理 15.4 探究焦耳定律（學(xué)習(xí)、上課課件）

15.4探究焦耳定律第十五章電能與電功率逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升課時(shí)講解1課時(shí)流程2影響導(dǎo)體放出熱量多少的因素焦耳定律電流熱效應(yīng)的利用與控制知識(shí)點(diǎn)影響導(dǎo)體放出熱量多少的因素知1－講1實(shí)驗(yàn)探究：通電導(dǎo)體放出的熱量跟哪些因素有關(guān)。猜想與假設(shè)：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，電流產(chǎn)生的熱量可能與通電時(shí)間、電流、電阻有關(guān)。實(shí)驗(yàn)方法：(1)電流產(chǎn)生的熱量可能與多個(gè)因素有關(guān)，需利用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。知1－講(2)如圖1所示，把導(dǎo)體放出的熱量轉(zhuǎn)換為煤油吸收的熱量來(lái)表示。而煤油吸熱升溫，所以可通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)來(lái)顯示導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少，溫度計(jì)升高的示數(shù)越多，說(shuō)明產(chǎn)生的熱量越多。知1－講方法點(diǎn)撥在錐形瓶中放入等量的煤油，在該實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)意圖(1)在不計(jì)熱量損失的情況下，電流通過(guò)電阻絲產(chǎn)生的熱量全部被煤油吸收，由Q＝cmΔt可知，在c、m一定的情況下，可以通過(guò)Δt(溫度計(jì)的示數(shù)變化)來(lái)間接反映電流產(chǎn)生熱量的多少。(2)采用煤油而不是水是因?yàn)槊河偷谋葻崛葺^小，在吸收相同熱量時(shí)，煤油的溫度變化大，易于觀察。知1－講實(shí)驗(yàn)一：探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電阻的關(guān)系。1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻是否有關(guān)，應(yīng)控制通電時(shí)間、電流不變，改變電阻。根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，可選取兩根阻值不同的電阻絲串聯(lián)接入電路，以保證電流和通電時(shí)間相同，所以實(shí)驗(yàn)裝置圖和電路圖如圖2所示。知1－講2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)按照設(shè)計(jì)好的電路圖連接電路。(2)閉合開(kāi)關(guān)，保持電路中的電流大小不變，每隔1min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。時(shí)間/min012345溫度/℃R1＝5Ω101214161820R2＝10Ω101418222630知1－講3.

分析與論證分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到：當(dāng)電流和通電時(shí)間一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。知1－講思想方法轉(zhuǎn)換法：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少不容易通過(guò)工具直接測(cè)量，需要將其轉(zhuǎn)換為容易觀察的現(xiàn)象或容易測(cè)量的物理量。如圖3所示，根據(jù)“氣體熱脹冷縮”的原理，可以通過(guò)液柱的高度差或氣球的膨脹程度來(lái)顯示電流產(chǎn)生熱量的多少。知1－講實(shí)驗(yàn)二：探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的關(guān)系。1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：要探究導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流是否有關(guān)，應(yīng)控制通電時(shí)間、電阻不變，改變電流的大小。實(shí)驗(yàn)裝置圖和電路圖如圖4所示。知1－講2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(1)按照設(shè)計(jì)好的電路圖連接電路。(2)閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，保持電路中的電流大小為0.2A不變，每隔1min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。知1－講(3)取質(zhì)量、初溫都與上述實(shí)驗(yàn)相同的煤油，按設(shè)計(jì)好的電路圖連接電路，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，保持電路中的電流大小為0.4A不變，每隔1min記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，并填寫到設(shè)計(jì)好的表格中。時(shí)間/min012345溫度/℃電流I1＝0.2A101214161820電流I2＝0.4A101826344250知1－講3.分析與論證分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到：當(dāng)電阻和通電時(shí)間一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。從實(shí)驗(yàn)一和二中可以看出：當(dāng)電阻和電流一定時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的熱量越多。綜上所述：通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟導(dǎo)體的電阻、導(dǎo)體中的電流以及通電時(shí)間有關(guān)。知1－練例1[鶴山期末]如圖5是探究影響電流產(chǎn)生熱量的因素的實(shí)驗(yàn)裝置。在兩個(gè)相同的燒瓶中裝滿初溫相同的煤油，插入兩支相同的溫度計(jì)，瓶中電阻絲為定值電阻，其關(guān)系為R甲＞R乙。知1－練解題秘方：探究電熱影響因素時(shí)，運(yùn)用串聯(lián)電路的電流相等來(lái)控制電流和通電時(shí)間相同。通過(guò)相同的燒瓶裝相同的液體來(lái)比較產(chǎn)生電熱的多少。知1－練(1)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)觀察__________________來(lái)判斷電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。解析：根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知，實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)溫度計(jì)升高的示數(shù)反映導(dǎo)體產(chǎn)生熱量的多少。溫度計(jì)升高的示數(shù)知1－練(2)閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，觀察到甲瓶中煤油的溫度高于乙瓶中煤油的溫度。這表明在________________相同時(shí)，_______越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。解析：兩個(gè)電阻絲串聯(lián)，通電時(shí)間和電流相同，電阻絲的阻值不同，閉合開(kāi)關(guān)一段時(shí)間，電阻絲R甲的阻值大，甲瓶中煤油的溫度高于乙瓶中煤油的溫度，這說(shuō)明甲瓶中產(chǎn)生的熱量多，故結(jié)論為在電流和通電時(shí)間相同時(shí)，電阻越大，產(chǎn)生的熱量越多。電流和通電時(shí)間電阻知1－練(3)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中用到的物理研究方法是______法和_________法。解析：實(shí)驗(yàn)中采用的方法是轉(zhuǎn)換法和控制變量法。轉(zhuǎn)換控制變量知1－練1.[中考·沈陽(yáng)]如圖是探究“電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，透明容器A和B中密封著等質(zhì)量的空氣，U形管中液面相平。知1－練(1)將兩容器中的電阻絲R1和R2串聯(lián)起來(lái)接到電源兩端，通電一段時(shí)間后，觀察比較兩個(gè)裝置中U形管液面高度差的大小關(guān)系，來(lái)探究電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與___________的關(guān)系。電阻大小知1－練(2)實(shí)驗(yàn)中如果單獨(dú)觀察R1或R2所在裝置，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著通電時(shí)間的增加，U形管中液面的高度差增大，這表明在電阻和電流不變時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越______。多知2－講知識(shí)點(diǎn)焦耳定律2

知2－講

知2－講拓展延伸電功(或消耗的電能)與電熱間的關(guān)系：電功和電熱的計(jì)算公式分別為W＝UIt、Q＝I2Rt，均適用于所有電路。在純電阻電路中，由于電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，所以W＝Q。在非純電阻電路中，電能只有一部分轉(zhuǎn)化為電熱，即W＞Q。知2－練[中考·安徽]在某汽車尾部的擋風(fēng)玻璃上，有一種電加熱除霧裝置，它由5條阻值均為12Ω的電阻絲并聯(lián)而成，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖6所示。該裝置與12V的汽車電池接通工作1min，產(chǎn)生的總熱量為_(kāi)_____J。例23600知2－練解題秘方：解答本題用到并聯(lián)電路電阻的規(guī)律、歐姆定律公式和焦耳定律公式。

知2－練2.[中考·金昌]如圖所示，電源電壓為9V且保持不變。閉合開(kāi)關(guān)后，電流表A1的示數(shù)為0.4A，電阻R2＝15Ω。求：(1)電流表A2的示數(shù)。(2)1分鐘內(nèi)電阻R2上產(chǎn)生的熱量。知2－練知2－練知3－講知識(shí)點(diǎn)電流熱效應(yīng)的利用與控制31.電流的熱效應(yīng)(1)定義：導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)熱，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這種現(xiàn)象稱為電流的熱效應(yīng)。(2)實(shí)質(zhì)：電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的過(guò)程就是電流做功的過(guò)程，即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程。知3－講2.電熱器主要利用電流的熱效應(yīng)工作的裝置稱為電熱器。3.電熱的利用電流的熱效應(yīng)在科研、生產(chǎn)、生活中被廣泛應(yīng)用，日常生活中電熱器就是利用電流的熱效應(yīng)工作的，如孵化器、電烤箱、電熱毯等。4.電熱的防止電熱會(huì)使用電器溫度過(guò)高，影響用電器的工作、使用壽命，甚至損壞用電器，這就需要散熱。因此很多用電器上采用裝有散熱孔、散熱風(fēng)扇等方法散熱。知3－講技巧點(diǎn)撥熟悉各種常見(jiàn)用電器的作用，依據(jù)使用目的分析用電器工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化，進(jìn)而判斷該用電器是利用電熱還是防止電熱可能帶來(lái)的危害。知3－練下列現(xiàn)象或裝置，利用了電流熱效應(yīng)的是()①電視機(jī)后蓋有許多小孔；②電動(dòng)機(jī)外殼上裝散熱片；③長(zhǎng)期不用的電視機(jī)隔一段時(shí)間通電一次去潮濕；④白熾燈；⑤電腦機(jī)箱里裝有小風(fēng)扇；⑥電暖手寶。A.①②⑥B.①②⑤C.③④⑥D(zhuǎn).②③⑥例3知3－練解析：電視機(jī)后蓋有許多小孔、電動(dòng)機(jī)外殼上裝有散熱片、電腦機(jī)箱里裝有小風(fēng)扇都是為了散熱，故①②⑤不符合題意；長(zhǎng)期不用的電視機(jī)，隔一段時(shí)間通電一次，利用電熱給電視機(jī)驅(qū)潮，故③