Bài giảng môn học Vật lý lớp 9 - Bài 16: Định luật Jun – Lenxơ

Bài 16: ĐỊNH LUẬT JUN – LENXƠ I/ MỤC TIÊU: Nêu được tác dụng nhiệt của dòng điện: Khi có dòng điện chạy qua vật dẫn thông thường thì một phần hay toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng. Phát biểu được định luật Jun – Lenxơ và vận dụng được định luật này để giải các bài tập về tác dụng nhiệt của dòng điện. II/ CHUẨN BỊ: Chuẩn bị hình vẽ các dụng cụ hay thiết bị sau cho lớp học: bóng đèn dây tóc, đèn của bút thử điện, đèn LED, nồi cơm điện, bàn là, ấm điện, mỏ hàn điện, máy sấy tóc, quạt điện, máy bơm nước, máy khoan điện. III/ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG GIẢNG DẠY: Kiểm tra bài cũ: (Do tiết học trước là tiết thực hành nên giáo viên có thể vận dụng để chỉnh sửa các bài báo cáo THTN của học sinh) Bài mới: Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 1 (5 phút) Tìm hiểu sự biến đổi điện năng thành nhiệt năng. a/ Kể tên một vài dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng. b/ Kể tên một vài dụng cụ hay thiết bị biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng. Hoạt động 2 (8 phút) Xây dựng hệ thức biểu thị định luật Jun – Lenxơ. Trong trường hợp điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng thì nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn điện trở R khi có dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t là: Q = I2Rt Hoạt động 3 (15 phút) Xử lý kết quả thí nghiệm kiểm tra hệ thức biểu thị định luật Jun – Lenxơ a/ Đọc phần mô tả TN hình 16.1 SGK và các dữ kiện đã thu được từ TN kiểm tra. b/ Làm C1 Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở: A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8 640J c/ Làm C2 Nhiệt lượng nước nhận được: Q1= c1m1Dt0 = 4 200. 0,2. 9,5 = 7 980J Nhiệt lượng bình nhôm nhận được: Q2= c2m2Dt0 = 800. 0,078. 9,5 = 652,08J Nhiệt lượng nước và bình nhôm nhận được: Q = Q1+Q2 = 7 980 + 652,08 = 8 632,08J d/ Làm C3 Ta thấy Q » A Nếu tính cả phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xunh quanh thì Q = A Hoạt động 4 (4 phút) Phát biểu định luật Jun – Lenxơ: Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua: Q = I2Rt (1) Với: I là CĐDĐ, đo bằng A R là điện trở, đo bằng W t là thời gian, đo bằng s Q là nhiệt lượng, đo bằng J Lưu ý: Nếu đo nhiệt lượng Q bằng đơn vị calo thì hệ thức (1) được viết : Q = 0,24I2Rt Hoạt động 5 (8 phút) Vận dụng định luật Jun – Lenxơ a/ Làm C4 Dòng điện qua dây tóc bóng đèn và dây nối có cùng cường độ vì mắc nối tiếp nhau. Theo định luật Jun – Lenxơ thì Q ~ R, dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng toả ra nhiều, nên dây tóc nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nốicó điện trở nhỏ nên nhiệt lượng toả ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh, do đó dây nối hầu như không nóng lên (có nhiệt độ gần như bằng nhiệt độ môi trường) b/ Làm C5 A = Pt Q = cm(t02 – t01) Theo định luật bảo toàn năng lượng: A = Q hay Pt = cm(t02 – t01) Vậy thời gian đun sôi nước là: t = cm(t02 – t01) : P = 4 200.2.80 : 1 000 = 672s - Cho HS quan sát trực tiếp hoặc giới thiệu hình vẽ các dụng cụ hay thiết bị sau cho lớp học: bóng đèn dây tóc, đèn của bút thử điện, đèn LED, nồi cơm điện, bàn là, ấm điện, mỏ hàn điện, máy sấy tóc, quạt điện, máy bơm nước, máy khoan điện. - Trong số các dụng cụ hay thiết bị trên nay, dụng cụ hay thiết bị nào biến đổi điện năng đồng thời thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng? Đồng thời nhiệt năng thành cơ năng? - Trong số các dụng cụ hay thiết bị trên nay, dụng cụ hay thiết bị nào biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng. - Xét trường hợp điện năng biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng thì nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn điện trở R khi có dòng điện cường độ I chạy qua trong thời gian t được tính bằng công thức nào? - Viết công thức tính điện năng tiêu thụ theo I, R, t và áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. - HS nghiên cứu SGK. - Tính A. - Viết công thức và tính Q1, Q2. - Tính Q. - So sánh Q với A. - Thông báo mối quan hệ mà ĐL Jun – Lenxơ đề cập tới. - HS phát biểu ĐL này. - HS nêu tên gọi và đơn vị các đại lượng. - Từ hệ thức của ĐL Jun – Lenxơ, suy luận xem nhiệt lượng toả ra ở dây tóc bóng neon và dây nối khác nhau do yếu tố nào? Trả lời C4. - Hướng dẫn HS làm C5. Củng cố – Dặn dò: Cho học sinh phát biểu nội dung định luật Jun – Lenxơ. Học bài và làm bài tập 16-17.1 đến 16-17.6 SBT trang 23. Rút kinh nghiệm: