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第十五章 电功和电热
15.3 电流的热效应 焦耳定律
（第一课时）
（苏科2024版）九年级
下
01
教学目标
02
新知导入
03
新知讲解
05
典例分析
06
课堂练习
04
课堂小结
（苏科2024版）九年级
下
PART 1 教学目标
（苏科2024版）九年级
上
01
教学目标
1.通过观察日常电器（如电饭煲、电熨斗）的工作过程，结合理论分析，了解电流的热效应，明白电能转化为内能的物理本质，培养科学探究与物理观念的核心素养。
2.通过设计并操作控制变量实验（如改变电流、电阻或通电时间，观察U形管液面高度变化），了解影响电流热效应的主要因素，明白实验设计与数据分析在物理研究中的重要性，培养科学思维与实践能力的核心素养。
3.通过推导焦耳定律公式（Q=I Rt）并结合纯电阻电路实例，了解焦耳定律的概念，明白定量描述物理规律的方法，培养模型建构与科学推理的核心素养。
PART 2 新知导入
（苏科2024版）九年级
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02
新知导入
通过这节课的学习，你就明白了。
小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴，可是用手一摸电视机的后盖就知道，小明刚看过电视。
你知道他爸爸是根据什么判断的吗？
PART 3 新知讲解
（苏科2024版）九年级
上
03
新知讲解
导体中有电流通过时会发热，电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应。生活中，有许多用电器就是利用电流的热效应工作的，如电饭锅、 电烙铁、电熨斗和电热油汀等。利用电流热效应工作的用电器称为电热器。
电饭锅
电烙铁
电熨斗
电热油汀
一、电流的热效应
03
新知讲解
一、电流的热效应
1、寻找以下用电器的共同特点
电水壶、电饭煲、电熨斗、电烤箱等。
分析：用电器工作时都要消耗电能，都会发热，在这个过程中，电能转化为内能。
2、电流的热效应
导体中有电流通过时会发热，电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应。
03
新知讲解
利用电流热效应工作的用电器称为电热器。
生活中，有许多用电器就是利用电流的热效应工作的，如电饭锅、电烙铁、电熨斗和电热油汀等，如图所示。
3、电热器
电饭锅
电烙铁
电熨斗
电热油汀
03
新知讲解
电热器的辨别
1.电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等用电器，它们工作时主要把电能转化为内能之外的其他形式的能，只有少部分电能转化成了内能，这些用电器都不是利用电流的热效应来工作的.
2.电磁炉、微波炉虽然也是用来加热食品的装置，但它们并不是将电能直接转化为内能，因而不属于电热器.
03
新知讲解
视频讲解：电流的热效应
03
新知讲解
4、电流热效应的危害
电流热效应也有不利甚至有害的一面。例如，插座、手机、计算机、电视机等用电器，工作时由于电流热效应而发热，不仅浪费电能，还可能会因温度过高而损坏，甚至会引发安全隐患。
03
新知讲解
二、焦耳定律
1. 探究影响电流热效应的因素
电炉是通过铜导线接入电路中的。通电时，电阻丝发热而铜导线却几乎不发热，它们产生的热量是否与电阻有关？
猜一猜：
通电导体产生热量的多少可能与哪些因素有关？
电热器只有在通电时才发热，它们产生的热量是否与电流有关？
03
新知讲解
猜想与假设
1. 探究影响电流热效应的因素
②电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热 它们产生的热量是否与电阻有关？
①电热器只有通电才会发热，它们产生的热量是否与电流有关
③给水加热时，通电时间越长，水的温度越高，电流通过电热器产生的热量是否与时间有关？
03
新知讲解
设计实验
1. 探究电阻丝中的电流大小对产生热量多少的影响时，需要控制哪些物理量不变？如何进行控制
1. 探究影响电流热效应的因素
2. 探究电阻丝的电阻大小对产生热量多少的影响时，需要控制哪些物理量不变？如何进行控制
3. 探究通电时间对产生热量的影响时，需要控制哪些物理量不变？如何进行控制
保持R、t一定，探究Q与I的关系
保持I、t一定，探究Q与R的关系
保持R、t一定，探究Q与I的关系
03
新知讲解
进行实验与收集证据
1. 探究影响电流热效应的因素
（1）保持R、t一定，探究Q与I的关系
电热丝的 相同时，电热丝中的电流越　　　，电热就越　　　。
【结论1】
多
大
电阻和通电时间
转换法：发热多少转换为烧瓶中液体温度升高多少
03
新知讲解
进行实验与收集证据
1. 探究影响电流热效应的因素
（2）保持I、t一定，探究Q与R的关系
通过电热丝的 相同时，电热丝的电阻越　　　，电热就越　　　。
【结论1】
多
大
电流和通电时间
转换法：发热多少转换为烧瓶中液体温度升高多少
03
新知讲解
进行实验与收集证据
1. 探究影响电流热效应的因素
（3）保持I、R一定，探究Q与t的关系
某根电热丝中的 相同时，通电时间越　　　，电热就越　　　。
【结论1】
多
长
电流
转换法：发热多少转换为烧瓶中液体温度升高多少
03
新知讲解
实验视频讲解：探究电流热效应的影响因素
03
新知讲解
实验结论
结论1: 在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。
结论2: 在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。
结论3: 在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。
1. 探究影响电流热效应的因素
03
新知讲解
2. 焦耳定律
（1）内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
（2）公式： Q = I 2Rt
（3）公式中各物理量及其单位：
I 表示电流，单位是安培（A）；
R 表示电阻，单位是欧姆（Ω）
t 表示时间，单位是秒（s）；
Q表示热量，单位是焦耳（J）
03
新知讲解
3. 电功和电热
（1）电功与电热的区别
电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。
电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。
两者表示的意义不同，是两个不同的概念。
03
新知讲解
3. 电功和电热
（2）电功与电热的联系
纯电阻电路
该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即电热等于电功 Q热量=W 。
例如，电取暖器、电饭煲、电水壶等这些用电器工作时电能全部转化为内能，产生的热量均可用下列公式计算：
Q放= W总=Pt=UIt= U2t/R =I2Rt
03
新知讲解
3. 电功和电热
（2）电功与电热的联系
非纯电阻电路
在该类电路中，电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能，即电热小于电功 Q热量＜W 。
例如，电风扇、洗衣机等。这种情况下，计算电流产生热量的公式为： Q =I2Rt
I 表示电流，R 表示用电器（电动机）的电阻。
03
新知讲解
想一想
你现在明白了吗？电炉丝通电时，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？
因为电炉丝与导线串联，电流与通电时间相等，但是电炉丝的电阻远大于电线的电阻，根据焦耳定律 Q=I 2Rt 可知，在相同时间内，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。
PART 4 课堂小结
（苏科2024版）九年级
上
04
课堂小结
①电流的热效应：电流通过导体电能转化为内能的现象.
②电热器：利用电流热效应工作的用电器.
③影响电流热效应的因素：电流、电阻和通电时间.
①内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，
与导体的电阻成正比，与通电时间成正比.
②公式: Q=I2Rt
I 为电流，单位A； R为电阻，单位Ω；
t 为通电时间，单位s； Q为热量，单位J.
③推导公式：Q=t=UIt 适用于纯电阻电路.
④电功与电热：纯电阻电路 Q=W；非纯电阻电路 Q电热器
焦耳定律
电流的热效应
焦耳定律
PART 5 典例分析
05
典例分析
例1.下列四种用电器中,主要利用电流的热效应来工作的是( )
D
A.洗衣机 B.抽油烟机 C.音箱 D.电热水器
【答案】D
[解析] 洗衣机和抽油烟机：电能 机械能，故A、B不符合题意.音箱：电能 声能，故C不符合题意.电热水器：电能 内能，故D符合题意.
05
典例分析
例2.家用洗衣机的主要部件就是电动机,若一台洗衣机在220 V电路中正常工作时通过的电流为2 A,电动机线圈的电阻为2 Ω,则每分钟电流通过线圈产生的热量为( )
A.480 J　　　 B.1.452×106 J C.2.64×104 J　　　 D.880 J
A
【答案】A
[解析] 每分钟电流通过线圈产生的热量为Q=I 2Rt=(2 A)2×2 Ω×60 s=480 J,
A正确。电动机的工作电路不是纯电阻电路,公式Q=W=UIt不再适用。
05
典例分析
例3.如图所示,是超市常用的塑料袋封口夹电路原理图,电源电压为5 V,电热丝R阻值为1 Ω。闭合开关S,电热丝温度升高,利用电流的______效应实现高温封口,3 s内产生的热量为__________J,若使用时总把塑料袋烫坏,可以__________(选填“增大”或“减小”)电热丝的阻值。

增大
75
　热
05
典例分析
【答案】热 75 增大
[解析]电流通过电热丝,因为电流的热效应,电热丝发热产生热量,温度升高,实现高温封口;3 s内电热丝产生的热量为Q=I 2Rt= t= ×3 s=75 J;由公式Q=I2Rt= t 可知,电压和通电时间不变,要减小电热丝产生的热量,应增大电热丝的阻值。
05
典例分析
例4．如图所示，阻值为R 的电阻丝，用四种方法分别接在电压为U或2U 的电源上。闭合开关后，在相同时间内虚线框里的电阻丝产生的总热量最多的是（　　）
D
A B C D
05
典例分析
【答案】D
【解析】因为串联电路中电阻等于各分电阻之和，并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以两电阻串联时电路中的总电阻最大，两电阻并联时电路中的总电阻最小，根据
为使电阻丝在相同时间内产生的总热量最多，电压应接2U，电路总电阻应最小，使两电阻并联，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
05
典例分析
例5. 如图所示的电路，定值电阻R1的阻值为10Ω，定值电阻R2的阻值为20Ω，闭合开关S后，电流表A的示数为0.10A。求：
（1）电阻R1两端的电压；
（2）电源电压；
（3）整个电路在1min内产生的热量。
【答案】（1）1V （2）3V （3）18J
05
典例分析
【答案】（1）1V （2）3V （3）18J
【解析】 （1）分析电路可知，R1、R2串联，电流表测电路电流。则电阻R1两端的电压为
U1=IR1=0.1A×10Ω=1V
（2）R2两端的电压为U2=IR2=0.1A×20Ω=2V
则电源电压为U= U1+U2=1V +2V=3V
（3）整个电路在1min内产生的热量为
Q=W=UIt=3V×0.1A×60s=18J
PART 6 课堂练习
（苏科2024版）九年级
上
06
课堂练习
A ． 电暖气
C ． 洗衣机
扫地机器人
电视机
1 ．图中所示的四种家用电器中，主要利用电流热效应工作的是 ( )
B．
D.
A
06
课堂练习
2．电炉丝通电一段时间后变得很烫，而连接电炉丝的导线却没有明显发热，这主要是因为 ( )
A．导线的绝缘皮隔热
B．导线散热比电炉丝快
C．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流
D．导线的电阻远小于电炉丝电热丝的电阻
D
06
课堂练习
3．将规格都是“220 V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁分别接入家庭电路中，通电时间相同，下列有关说法中，错误的是 ( )
A．三个电器产生的热量一样多
B．电流通过三个电器做功一样多
C．三个电器消耗的电能一样多
D．电烙铁产生的热量最多
A
06
课堂练习
4．甲、乙两段实心铁导体的电阻值相等，将它们如图所示串联在电路中，通电一段时间后，比较甲、乙导体产热的多少，正确的是（　　）
A．甲导体的产热比乙导体多
B．乙导体的产热比甲导体多
C．甲、乙导体产热相等
D．条件不足，无法判断
C
06
课堂练习
5．如图乙所示，将锡纸条的中间剪掉一些，已知ab、bc、cd长度相等，如图甲所示，将锡纸条接在电池两极，很快锡纸条开始冒烟、着火。关于该实验现象的分析错误的是（　　）
A．ab段的电阻大于bc段的电阻
B．bc段产生的热量大于cd段
C．先冒烟的是ab段
D．ab段的电流小于bc段的电流
D
06
课堂练习
A ．本实验采用的研究方法有“控制变量法”和“转换法”
B ．通电后会发现在相同时间内乙产生的热量是丙产生热量的2 倍
C ．若要探究导体的电阻对电热的影响，应该选择观察甲、乙
D ．图丙中外接 5Ω电阻的作用是改变流过电阻 E 的电流，使通过电阻 A 、E 的电流不同
6 ．利用图中 5 个阻值相等的电阻完成“焦耳定律”的探究实验， 以下说法错误的是 ( )
B
06
课堂练习
7．如图所示是探究“电流通过导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，电阻丝b的阻值为10Ω，其余电阻丝的阻值均为5Ω。
（1）实验中通过比较U形管中______的变化来判断电流通过导体产生的热量的多少。
液面
06
课堂练习
（2）甲装置可探究电流产生的热量与______的关系。
（3）乙装置通电一段时间后，______（选填“c”或“d”）电阻丝产生的热量多。
（4）若把乙装置右瓶并联的两根电阻丝都放入瓶内，接通电源一段时间后，产生的热量情况是______（选填“左瓶多”、“右瓶多”或“两瓶一样多”）。
电阻
C
左瓶多
06
课堂练习
8．如图所示，电源电压恒为3V，R1的阻值为10Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.5A，则通过R1的电流为______A，R2的阻值为______Ω，通电5min，电路产生的总热量为______ J。
0.3
6
720
06
课堂练习
9、如图所示电路，R1=6Ω，当S断开时，电流表的示数为1A； S闭合时，电流表的读数为1.5A，求：
(1)电源电压；
(2)R2的电阻；
(3)1分钟内电流通过R2产生的热量。
【答案】（1）6V （2）12Ω （3）180J
Thanks!
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（苏科2024版）九年级
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