Bài giảng môn học Vật lý lớp 9 - Tuần 9 - Tiết 17 - Bài 16: Định luật Jun - Lenxơ

Tuần: 09 Ngày soạn: 14-10-2013 Bài 16: ĐỊNH LUẬT JUN - LENXƠ Tiết : 17 Ngày dạy : 16-10-2013 I . Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Phát biểu và viết được hệ thức của định luật Jun – Len xơ. 2. Kĩ năng: - Vận dụng được định luật Jun - Len xơ để giải thích các hiện tượng đơn giản có liên quan. 3. Thái độ: - Làm việc độc lập. II . Chuẩn bị: 1. GV: - 1 biến trở con chạy có trị số lớn nhất 20Ω - 2A; 1 Ampe kế GHĐ 500mA; ĐCNN10mA; Vôn kế GHĐ 6V, ĐCNN 0,1V; 1 nguồn điện 6V; 1 công tắc; 9 đoạn dây có vỏ cách điện dài 30cm; nhiệt kế; nước; bình nhôm 2. HS: - Nội dung bài học. III . Tổ chức hoạt động dạy và học: 1. Ổn định lớp: - Kiểm tra sĩ số vệ sinh lớp. 2. Kiểm tra bài cũ: - Hãy viết công thức tính công của dòng điện? - Nêu rõ tên của các đại lượng và đơn vị của các đại lượng trong công thức? 3. Tiến trình: GV tổ chức các hoạt động Hoạt động của học sinh Kiến thức cần đạt Hoạt động 1: Giới thiệu bài mới: - Dòng điện chạy qua các vật dẫn thường gây ra tác dụng nhiệt. Vậy nhiệt lượng tỏa ra đó phụ thuộc vào các yếu tố nào? à Bài mới - HS suy nghĩ và nêu lên dự đoán của mình. Hoạt động 2: Tìm hiểu điện năng biến đổi thành nhiệt năng: - Cho hs quan sát trực tiếp hoặc giới thiệu hình hoặc các dụng cụ đốt nóng bằng điện: đèn dây tóc, đèn bút thử điện, đèn LED, nồi cơm điện, bàn là điện, mỏ hàn điện, máy bơm nước, máy khoan điện. - Trong số các dụng cụ hay thiết bị điện trên đây, dụng cụ hay thiết bị điện nào biến đổi điện năng thành nhiệt năng và năng lượng ánh sáng? Đồng thời thành nhiệt năng và cơ năng? - Trong các dụng cụ hay các thiết bị trên đây dụng cụ nào hay thiết bị nào biến đổi hoàn toàn điện năng thành nhiệt năng? - Dây dẫn của dụng cụ trên được làm bằng chất liệu gì? So sánh điện trở suất của chất liệu đó với các chất liệu làm từ đồng? - HS quan sát. - Kể tên một vài thiết bị điện biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng: + Đèn điốt phát quang, sợi đốt, đèn huỳnh quang. + Quạt điện, máy bơm nước, máy khoan. - Kể một vài dụng cụ hay thiết bị điện biến đổi toàn bộ điện thành nhiệt năng: + Bàn là điện, bếp điện, nồi cơm điện. - Thu thập thông tin: Bộ phận chính (đốt nóng) của bàn là điện, bếp điện, nồi cơm điện là một đoạn dây dẫn bằng hợp kim neken hoặc costantan. Điện trở suất của hợp kim niken, constantan lớn hơn đồng. I. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng: 1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng: - Một vài thiết bị điện biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng: + Đèn điốt phát quang, sợi đốt, đèn huỳnh quang. + Quạt điện, máy bơm nước, máy khoan. 2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng: - Một vài dụng cụ hay thiết bị điện biến đổi toàn bộ điện thành nhiệt năng: + Bàn là điện, bếp điện, nồi cơm điện. - Bộ phận chính (đốt nóng) của bàn là điện, bếp điện, nồi cơm điện là một đoạn dây dẫn bằng hợp kim neken hoặc costantan. - Điện trở suất của hợp kim niken, constantan lớn hơn đồng. Hoạt động 3: Xây dựng hệ thức biểu thị định luật Junlen-xơ: - Xét trường hợp điện năng biến đổi hoàn thành 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 theo 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. - GV giới thiệu thêm nếu Q đo bằng đơn vị calo: Q = 0,24I2.Rt - Trả lời câu hỏi của GV: A= U.I .t => A= I2.R .t (1) - Theo định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng ta có Q= I2.R t (2) - HS ghi bài vào vở. II. Định luật Jun - Len - xơ: 1. Hệ thức của định luật: * Hệ thức của định luật Jun - Len - xơ: Q = I2.Rt Trong đó: - I: cường độ dịng điện (A) - R: điện trở dây dẫn (Ω) - t: thời gian (s) - Q: nhiệt lượng (J) * Lưu ý: Q đo bằng đơn vị calo: Q = 0,24I2.Rt Hoạt động 4: Xử lí kết quà TN kiểm tra: - Đề nghị hs nghiên cứu thí nghiệm trong SGK? - Cho HS lần lượt trả lời cá nhân các lệnh C1, C2? - Tính điện năng A đã viết theo công thức trên đây? - Viết công thức và tính nhiệt lượng Q1nước nhận được, nhiệt lượng Q2bình nhôm nhận được để đun nước sôi? Từ đó tính nhiệt lượng Q = Q1 + Q2 nước và bình nhôm nhận được khi đó so sánh Q với A? - Cho HS làm C3? - Đọc phần mô tả TN 16.1 a SGK và các dữ kiện đã thu được từ TN kiểm tra. Hệ thức định luật Junlen-xơ Nhiệt năng toả ra trên dây dẫn điện trở R có dòng điện chạy qua trong thời gian t giây là Q= I2.R t - C1: Hiệu diện thế giữa hai đầu của điện trở: U= I.R thay vào A= U.I .t => A= I2.R .t Công của dòng điện sản ra trong 300s là: A= I2.R .t = (2,4)2 .5.300 =8640J - C2: Nhiệt lượng của nước và bình nhôm thu vào là: Q1=m1.c1.Dt=0,2.4200.9,5 =7980 J Q2= m2. c2.Dt=0,078.880.9,5 =652,08J Q=Q1+Q2=7988+652 =8632,08J - C3: Công của dòng điện sinh ra bằng phần nhiệt lượng của nước và nhôm thu vào. 2. Xử lý kết quả của thí nghiệm kiểm tra: - C1: Hiệu diện thế giữa hai đầu của điện trở: U= I.R thay vào A= U.I .t => A= I2.R .t Công của dòng điện sản ra trong 300s là: A= I2.R.t=(2,4)2.5.300 =8640J - C2: Nhiệt lượng của nước và bình nhôm thu vào là: Q1=m1.c1.Dt=0,2.4200.9,5 =7980 J Q2= m2. c2.Dt=0,078.880.9,5 =652,08J Q=Q1+Q2=7988+652 =8632,08J - C3: Công của dòng điện sinh ra bằng phần nhiệt lượng của nước và nhôm thu vào. Hoạt động 5: Phát biểu định luật Jun-len xơ: - Thông báao mối liên hệ mà định luật Jun-len xơ đề cập tới và đề ngfhị hs phát biểu định luật này . - Đề nghị hs nêu tên và các đơn vị cuả các đại lượng trong công thức - Thông báo: Nếu đo điện lượng Q bằng đơn vị calo thì công thức định luật Junlen- Xơ : Q= 0,24. I2 . R .t Trả lời và ghi chép nội dung vào vở :Định luật Junlen-xơ: 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 dây dẫn và dòng điện chạy qua .Q= I2 . R. t Trong đó: I là cường độ dòng điện (A); R là điện trở của dây dẫn (W); t là thời gian dòng điện chạy qua (s) Chú ý: Nếu đo điện lượng Q bằng đơn vị calo thì công thức định luật Junlen- Xơ: Q= 0,24. I2 . R .t 3. Phát biểu định luật: Định luật Junlen-xơ: 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 dây dẫn và dòng điện chạy qua. Hoạt động 6: Vận dụng: * Từ hệ thức của định luật Jun-Lenxơ, hãy suy luận xem nhiệt lượng toả ra ở dây tóc bóng đèn và ở dây nối khác nhau do yếu tố nào? Từ đó tìm câu trả lời C4? - Hướng dẫn C5: - Viết công thức và tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước đã cho theo khối lượng nước, nhiệt dung riêng và độ tăng nhiệt độ. (QTV = mcDt ) - Viết công thức tính điện năng tiêu thụ trong thời gian t để toả ra nhiệt lượng cần cung cấp tên đây. - Điện trở của ấm điện: - Cường độ dòng điện chạy qua ấm(được tính bằng công thức nào? - Nhiệt lượng của ấm nhôm toả ra nhiệt lượng này (được tính bằng công thức nào? QTR = I2 .R.t) - Từ đó tính thời gian t để đun sôi nước . C4: Điện trở của dây tóc bóng đèn lớn hơn điện trở của dây dẫn (đồng) nên cùng dòng điện vật dẫn nào có điện trở lớn thì nhiệt lượng toả ra càng lớn. C5: Cho biết 220V-1000W. U= 220V V=2l = 2dm3 = 0,002 m3 Dt= 200C c=4200 J/kg.K D=1000kg/m3 t=? Bài giải Nhiệt lượng của 2l nước thu vào để nóng lên 200C là: QTV = mcDt m=D.V = 1000.0,002=2kg QTV=2.4200.80 = 672000J Điện trở của ấm điện là Vì ấm điện được sử dụng ở hiệu điện thế 220V Vậy cường độ dòng điện chạy qua Nhiệt lượng của ấm nhôm toả ra là QTR = I2 .R.t Do bỏ qua nhiệt lượng làm nóng ấm nhôm và nhiệt lượng toả ra môi trường Nên QTV=QTR=672000J Vậy III. Vận dụng: C4: Điện trở của dây tóc bóng đèn lớn hơn điện trở của dây dẫn (đồng) nên cùng dòng điện vật dẫn nào có điện trở lớn thì nhiệt lượng toả ra càng lớn. Cho biết 220V-1000W. U= 220V V= 2l = 2dm3 = 0,002 m3 Dt= 200C c=4200 J/kg.K D=1000kg/m3 t=? Bài giải Nhiệt lượng của 2l nước thu vào để nóng lên 200C là QTV = mcDt m=D.V= 1000.0,002=2kg QTV=2.4200.80= 672000J Điện trở của ấm điện là Vì ấm điện được sử dụng ở hiệu điện thế 220V Vậy cường độ dòng điện chạy qua Nhiệt lượng của ấm nhôm toả ra là QTR = I2 .R.t Do bỏ qua nhiệt lượng làm nóng ấm nhôm và nhiệt lượng toả ra môi trường Nên QTV=QTR=672000J Vậy IV. Củng cố: - Tổng kết lại các công thức đã học. V. Hướng dẫn về nhà: - Về nhà xem lại các cách làm. - Xem trước bài 17 và chuẩn bị. Rút kinh nghiệm: .............................. .