Giáo án môn Vật lý khối 9 - Trường THPT Hùng Vương - Tiết 16, 17: Định luật jun – len - Xơ

Ngày soạn : 13/10/2006 Bài dạy : ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ Tiết : 16 I. MỤC TIÊU : + Kiến thức : - 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 đổ thành nhiệt năng. - Phát biểu được định luật Jun – Len-xơ. + Kỹ năng : - Vận dụng định luật Jun – Len-xơ giải các bài tậ¬ về tác dụng nhiệt của dòng điện. - Quan sát và đọc các giá trị trên nhiệt kế, vôn kế và ampe kế trong TN kiểm tra Hệ thức định luật. + Thái độ : - Tinh thần hợp tác, thảo luận nhóm, tích cực hoạt động tư duy. II. CHUẨN BỊ : + Thầy : Bộ dụng cụ như hình 16.1 SGK. + Trò : Tham khảo bài mới. Xem lại công thức tính nhiệt lượng VL8. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : 1. Ổn định lớp : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Kiểm tra bài cũ : 2ph ĐVĐ : Dòng điện chạy qua dây dẫn thường gây ra tác dụng nhiệt. Nhiệt lượng toả ra phụ thuộc vào yếu tố nào ? Tại sao cùng một dòng điện chạy ra thì dây tóc bóng đèn nóng tới nhiệt độ cao còn dây dẫn nối hầu như không nóng ?! Hôm nay ta tìm hiểu vấn đề này ! 3. Giảng bài mới : TL HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV KIẾN THỨC 6 ph 8 ph 15 ph 4 ph 10 ph HĐ1 : Tìm hiểu sự biến đổi điện năng thành nhiệt năng. (cá nhân) : Trả lời : + Đèn dây tóc, đèn LED, đèn bút thử điện : Biến đổi 1 phần điện năng thành nhiệt năng và 1 phần thành năng lượng ánh sáng. + Máy sấy tóc, quạt điện, máy khoan : Biến đổi 1 phần điện năng thành nhiệt năng và 1 phần thành cơ năng. + Nồi cơm điện, bàn là, mỏ hàn điện : Biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng. + Tra bảng điện trở suất SGK : Điện trở suất của các dây hợp kim trên lớn hơn của dây bằng đồng hàng chục lần. HĐ2: Xây dựng hệ thức biểu thị định luật Jun – Len-xơ. Cá nhân trả lời : + Điện năng tiêu thụ : A = UIt + Năng lượng bảo toàn nên nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn có điện trở R : Q = A Q = UIt (1) Nhóm thảo luận : + Đoạn mạch có R : U = IR (1) Q = I2Rt. HĐ3: Xử lý kết quả TN kiểm tra hệ thức biểu thị định luật Jun – Len-xơ. + Từng HS đọc kết quả TN SGK. C1(cá nhân) : Trả lời : + Điện năng : A = I2Rt = 8640(J). C2(cá nhân) : Trả lời : + Nước thu : Q1 = C1m1t0 = 7980(J) + Bình nhôm thu : Q2 = C2m2t0 = 652,08(J) + Nước và nhôm thu : Q = Q1 + Q2 = 8632,08(J). C3(cá nhân) : Trả lời : + Kết quả cho : Q A. Nếu tính cả phần nhiệt lượng toả ra môi trường thì Q = A HĐ4: Phát biểu định luật Jun – Len-xơ. (cá nhân) : Dựa vào biểu thức phát biểu định luật. HĐ5: Vận dụng, củng cố. C4(cá nhân) : Trả lời : + Q tỉ lệ với I2, với R và với t. + Vì dây dẫn nối tiếp với đèn nên I qua chúng cùng thời gian t như nhau. Mà Q = I2Rt nên Q tỉ lệ với R, dây tóc của đèn có R lớn hơn nhiều so với dây nối. C5(cá nhân) : Trả lời : + Tóm tắt : U = Uđm = 220V P = Pđm = 1000W ; m = 2kg ; t1 = 200C ; t2 = 1000C ; C = 4200J/kg.K Tìm t = ? GIẢI : + Theo định luật bảo toàn năng lượng : A = Q hay Pt = Cm(t2 – t1) t = = 672(s) (cá nhân) : Trả lời câu hỏi sau : + Hãy kể tên ba dụng cụ biến đổi 1 phần điện năng thành nhiệt năng và 1 phần thành năng lượng ánh sáng ? + Hãy kể tên ba dụng cụ biến đổi 1 phần điện năng thành nhiệt năng và 1 phần thành cơ năng ? + Kể tên ba dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng ? + Thông báo : Các dụng cụ biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng có một bộ phận chính là dây dẫn bằng hợp kim nikêlin hoặc constantan. + Hãy so sánh các điện trở suất các dây hợp kim trên với dây dẫn bằng đồng ? + Công thức điện năng tiêu thụ trong thời gian t : A = ? (cá nhân) + Thông báo : Định luật BT và chuyển hoá năng lượng đúng cho sự chuyển hoá năng lượng điện thành nhiệt năng. + Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua R trong thời gian t nếu điện năng biến hoàn toàn thành nhiệt năng : Q = ? + Biến đổi Q theo I, R, t ? (nhóm) + Đề nghị HS đọc kết quả TN SGK C1(cá nhân) : Tính điện năng của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên A = ? C2(cá nhân) : + Tính nhiệt lượng nước và nhôm thu được trong thì gian đó Q = ? C3(cá nhân) : + So sánh A với Q và nêu nhận xét, chú ý có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh ? + Giới thiệu : Mối quan hệ Q, R, I và t Joule (Anh) và Len-xơ (Nga)độc lập tìm ra. + Yêu cầu HS phát biểu định luật. C4(cá nhân) : + Q phụ thuộc thế nào vào các yếu tố nào ? + Tại sao cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng đến nhiệt độ cao còn dây dẫn nối đèn hầu như không nóng ? C5(cá nhân) : + Một ấm điện ghi 220V – 1000W sử dụng U = 220V để đun sôi 2l nước từ 200C. Bỏ qua nhiệt lượng ấm thu và nhiệt lượng toả ra môi trường. Tính thời gian đun sôi nước. Biết NDR nước : 4200J/kg.K ? Gợi ý : + So sánh A và Q ? + Biểu thức A = ? ; Q = ? + Từ đó tính t = ? I. Trường hợp điện năng biến đổi thành nhiệt năng. 1. Một phần điện năng biến đổi thành nhiệt năng. Các dụng cụ biến đổi: Đèn dây tóc, máy sấy tóc, quạt điện . . . 2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng. Các dụng cu biến đổi ï:Nồi cơm điện, bàn là, mỏ hàn điện. II. Định luật Jun – Len-xơ. 1. Hệ thức định luật. Q = I2Rt Với : + Q : Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn (J) + I : Cường độ dòng điện qua dây dẫn (A). + R : Điện trở dây dẫn () + t : Thời gian dòng điện qua dây dẫn (s) 2. xử lý kết quả kiểm tra. 3. Phát biểu định luật. Nhiệt lượng toả ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với diện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua. III. Vận dụng. BT C4 và C5 4. Căn dặn : Học phần ghi nhớ. BT 16.1 đến 16.6. Đọc : Có thể em chưa biết. IV. RÚT KINH NGHIỆM : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . Ngày soạn : 15/10/2006 Bài dạy : BÀI TẬP VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT JUN – LEN-XƠ Tiết : 17 I. MỤC TIÊU : + Kiến thức : - Nội dung và biểu thức định luật Jun – Len-xơ. + Kỹ năng : - Vận dụng định luật Jun – Len-xơ để giải các bài tập về tác dụng nhiệt của dòng điện. + Thái độ : - Tích cực hoạt động tư duy, tinh thần hợp tác. II. CHUẨN BỊ : + Thầy : Hệ thống câu hỏigợi ý. + Trò : Làm bài tập, xem lại các kiến thức liên quan. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC : 1. Ổn định lớp : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Kiểm tra bài cũ : 5ph Viết các công thức : Định luật Jun – Len-xơ ? Công suất ? Điện năng tiêu thụ ? Công thức tính nhiệt lượng 3. Giảng bài mới : TL HOẠT ĐỘNG CỦA HS TRỢ GIÚP CỦA GV KIẾN THỨC 15 ph 10 ph 15 ph HĐ1: Giải BT1 SGK. Cá nhân : a) Tính Q1 trong 1s : Q1 = I2Rt = 2,52.80.1 = 500(J) b) Tính hiệu suất của bếp : + Nhiệt lượng cung cấp đun sôi nước : Qi = mC(t2 – t1) = 472 500(J) + Nhiệt lượng bếp toả ra trong 20ph : Q = Q1.t = 500.1200 = 600 000(J) + Hiệu suất của bếp : H = = 0,7875 = 78,75% c) Tính tiền điện phải trả. + Công suất tiêu thụ của bếp : P = I2R = 2,52.80 = 500(W) = 0,5(kW) + Điện năng tiêu thụ trong 30 ngày : A = Pt = 0,5.3.30 = 45(kW.h) + Tiền điện phải trả : T = 45x700 = 31 500đ HĐ2: Giải BT 2 SGK: (cá nhân) a) Tính nhiệt lượng cấp đun sôi nước : + Qi = mC(t2 – t1) = 672 000(J) b) Tính nhiệt lượng ấm toả ra : + Ta có H = Q = 746 700(J) c) Tính thời gian đun sôi ấm nước : + Ta có : Q = Pt t = 746,7 (s) HĐ3: Giải BT 3 SGK: = 40m ; S = 0,5mm2 ; = 1,7.10-8m ; U = 220V P =165W ; t1 = 3h a) Tính điện trở đường dây : + Rd = = 1,36() b) Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn . + Ta có : P = UI I = = = 0,75(A) c) Tính nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn. + Công suất toả nhiệt trên dây dẫn : Pd = I2Rd = 0,752.1,36 = 0,765(W) = 0,000765kW + Q = Pdt = 0, 000765.3.30 0,07kW.h BT 1 : (Cá nhân) Một bếp điện khi HĐ bình thường có R = 80 và I = 2,5A. a) Tính nhiệt lượng bếp toả ra trong 1s ? b) Dùng bếp trên để đun sôi 1,5l nước có t1 = 250C thì thời gian đun là 20ph. Coi nhiệt lượng cung cấp đun sôi nước là có ích. Tính hiệu suất của bếp ? NDR nước 4200J/kg.K. c) Mỗi ngày sử dụng bếp 3h.Tính tiền điện phải trả trong 30 ngày, nếu giá 1kW.h là 700đ. Gợi ý : b) + Tính nhiệt lượng Qi cần cấp để đun sôi nước ? + Tính nhiệt lượng bếp toả ra 20ph ? + Tính hiệu suất của bếp ? c) + Tính công suất của bếp ? + Tính điện năng bếp tiêu thụ trong 30 ngày theo kW.h ? + Tính tiền điện phải trả T = ? BT2 : (cá nhân) Một ấm điện ghi 220V – 1000W được sử dụng với hđthế 220V để đun sôi 2l nước từ 200C. Hiệu suất ấm 90%, nhiệt đun sôi nước coi là có ích a) Tính nhiệt lượng cần cấp để đun sôi lượng nước trên ? NDR nước 4200J/kg.K b) Tính nhiệt lượng mà ấm toả ra khi đó ? c) Tính thời gian đun sôi lượng nước trên ? Gợi ý : b) + Dùng công thức : H = BT3: (cá nhân) Đường dây dẫn từ mạng điện tới một gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi bằng đồng với tiết diện 0,5mm2. Hiệu điện thế cuối đường dây (tại nhà) là 220V. Gia đình này sử dụng các dụng cụ điện có tổng công suất 165W trung bình 3 h mỗi ngày. Biết điện trở suất của đồng 1,7.10-8m. a) Tính điện trở toàn bộ đường dây mạng điện tới gia đình ? b) Tính cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn khi sử dụng công suất trên ? c) Tính nhiệt lượng toả ra trên dây dẫn này trong 30 ngày theo kW.h ? Gợi ý : a) Công thức Rd theo ,, S ? b) Công thức P theo U và I ? I ? c) + Tính Pd ra kW ? + Tính Q theo kW.h ? Các kiến thức vận dụng : + Nhiệt lượng toả ra trên điện trở : Q = I2Rt = Pt + Công suất tiêu thụ : P = I2R = UI + Điện năng tiêu thụ: A = Pt + Công thức tính nhiệt lượng : Q = mC(t2 – t1) + Hiệu suất của dụng cụ toả nhiệt : H = + Điện trở của dây dẫn : Rd = 4. Căn dặn : BT 17.1 đến 17.6 SBT. Xem và chuẩn bị mẫu báo cáo thực hành bài 18. IV. RÚT KINH NGHIỆM : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .