资源简介

第十五章 电功和电热
15.3 电流的热效应 焦耳定律
（第二课时）
（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.?通过观察和分析日常生活中的多挡位电热器，了解其内部构造和工作原理，明白电能转化为热能的物理过程，从而培养科学探究能力和物理观念，理解能量转换的实际应用。
?2.?通过绘制和解读多挡位电热器的简化电路图，结合开关闭合与断开的实验操作，了解其基本电路结构类型，明白电路状态变化对工作模式的影响，进而提升逻辑推理能力和科学思维，掌握电路分析的基本方法。?
?3.?通过解决实际电热器挡位判断问题，结合功率、电压和电流的定量计算练习，了解不同挡位对应的电学参数变化，明白如何运用欧姆定律和电功率公式进行相关物理量的推导，从而增强模型建构能力和科学态度，提升解决实际问题的综合素养。
PART 2 新知导入
（苏科2024版）九年级
上
02
新知导入
这些用电器工作过程中能量是如何转化的？
02
新知导入
这些用电器工作过程中它们在工作中都会有高低温挡
02
新知导入
电源电压恒为U，R1>R2
请比较总电阻和总功率的大小关系。
总电阻第1大
总电阻第2大
总电阻第3大
总电阻第4大
总功率第1大
总功率第2大
总功率第3大
总功率第4大
PART 3 新知讲解
（苏科2024版）九年级
上
03
新知讲解
一、串联模式“高低温挡”问题
如图，当开关S闭合，S1闭合时，电路中总电阻较_____、总电流较_____，总功率较_____、为_____温挡。
如图，当开关S闭合，S1断开时，电路中总电阻较_____、总电流较_____，总功率较_____、为_____温挡。
小
大
大
高
大
小
小
低
两个电阻串联总功率小于一个电阻功率。
03
新知讲解
典型问题分析：某电饭煲设有“加热”和“保温”两挡，其内部简化电路如图所示，当开关S断开时，电饭煲处于________（填“加热”或“保温”）状态；若R1=110Ω，R2=220Ω，则加热挡工作10s，电热丝R1产生的热量为__________ J。
保温
4400
03
新知讲解
【答案】 保温 4400
【详解】[1]由电路图可知，当开关S闭合时，R2被短路，只有R1工作，当开关S断开时，R1、R2串联；根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一电阻，所以，当开关S断开时，R1、R2串联，电路中的电阻最大，由 可知，在电压一定时，电饭煲电功率最小，处于保温状态。
[2]当开关S闭合时，R2被短路，只有R1工作，此时电路中电阻越小，功率越大，电饭煲处于加热状态，当电饭煲处于加热状挡时，只有R1工作，则通过R1的电流
加热挡工作10s，电热丝R1产生的热量
Q=I2R1t=(2A)2×110Ω×10s=4400J
03
新知讲解
典型问题分析：某家用电热壶有“加热”和“保温”两个挡位，其简化电路如图甲所示，电热丝R1＝48.4Ω，R2＝435.6Ω。小明为测量该电热壶的实际功率，他把家中的其他用电器都与电源断开，仅让电热壶工作，1min内电能表（如图乙）的转盘转动了24转。下列说法不正确的是（　　）
A．电能表的示数是2018.5kW·h
B．电热壶是利用电流的热效应工作的
C．测量时电热壶的实际加热功率为1000W
D．开关S接“2”时，电热壶为“保温”挡位
C
03
新知讲解
【答案】C
【详解】
A．由图乙可知，电表的度数是2018.5kW·h，故A正确，不符合题意；
B．电热壶工作时将电能转化为内能，所以电热壶是利用电流的热效应工作的，故B正确，不符合题意；
C．电能表上1200r/(kW·h)表示电路中用电器每消耗1kW·h电能，电能表的转盘转过1200圈，则电能表的转盘转过24圈，电热壶消耗的电能
则电热壶的实际功率
故C错误，符合题意；
D．由图甲可知，当开关S接2时，R1、R2串联，根据串联电路的特点可知，此时电路中的总电阻最大，由 可知，电路的总功率最小，电热壶处于保温挡，故D正确，不符合题意。
故选C。
03
新知讲解
如图，当开关S闭合，S1闭合时，电路中总电阻较_____、总电流较_____，总功率较_____、为_____温挡。
如图，当开关S闭合，S1断开时，电路中总电阻较_____、总电流较_____，总功率较_____、为_____温挡。
小
大
大
高
大
小
小
低
两个电阻并联总功率大于一个电阻功率。
二、并联模式“高低温挡”问题
03
新知讲解
典型问题分析：小明为爷爷设计了一款有“速热”和“保温”两挡的防寒服，内部电路简化如图所示。电源电压恒为6V，R1、R2是阻值恒定的电热丝，R1=4Ω，R2=1Ω。当开关S1、S2都闭合时，防寒服处于________挡；使用“速热”挡通电10s产生的热量是________J。
速热
450
03
新知讲解
【答案】 速热 450
【详解】[1]由图可知，当两个开关都闭合时，R1与R2并联，由并联电路电阻规律可知，此时电路的电阻最小，电源电压一定时，由 知，此时电路的电功率最大，为速热挡。
[2]速热挡通电10s产生热量
03
新知讲解
典型问题分析：图是一款智能电加热杯垫，它适用于不同材质、不同形状的杯子，具有“轻轻一放，随即加热，恒定保温”的特点。该杯垫有加热、保温两个挡位，内部简化电路图如图所示，R1、R2为电热丝，电源电压为220V，R1的阻值为2200Ω。闭合开关S1、S2时为高温挡，高温挡的功率为66W，只闭合开关S1时为低温挡。求：
（1）低温挡工作时的电功率；
（2）高温挡工作2min，杯垫产生的热量；
（3）电热丝R2的阻值。
03
新知讲解
【答案】（1）22W；（2）7920J；（3）1100Ω
【详解】（1）由题意可知，只闭合S1是低温挡，分析电路可知，此时电路中只有R1工作，因此低温挡工作时的电功率
（2）高温挡的功率为66W，则工作2min杯垫产生的热量为
（3）闭合开关S1、S2时为高温挡，高温挡的功率为P=66W，由于此时R1、R2同时工作，且R1的功率为22W，则电热丝R2的功率为
根据P=U2/R，可得
03
新知讲解
视频讲解：电热器高、低温挡问题
03
新知讲解
如图，要获得低温挡，应该让两电阻_______联，开关S1应该_______，开关S2应该接_____处。
如图，要获得中温挡，应该让两电阻____________工作，开关S1应该_______，开关S2应该接_____处。
如图，要获得高温挡，应该让两电阻_______联，开关S1应该_______，开关S2应该接_____处。
串联
断开
b
用其中1个
闭合
b
并联
闭合
a
三、多开关“高中低温挡”问题
03
新知讲解
典型问题分析：如图所示是一种家用电烤箱内部结构电路简图，它有高、中、低三个挡位，已知R1＝1200Ω，R2＝240Ω。
(1)闭合S1、S3，断开S2时，电烤箱处于什么挡位？电路中的电流是多大？
(2)闭合S3，断开S1、S2时，通电1min电路中电流产生的热量是多大？
(3)当电烤箱处于低温挡时，它消耗的电功率是多大？（结果保留一位小数）
03
新知讲解
【详解】（1）闭合S2，断开S1、S3时，R1、R2串联，电路电阻最大，电路电功率最小，为低温挡；闭合S3，断开S1、S2时，电路为R1的简单电路，电路电阻较大，电路电功率较小，为中温挡；闭合S1、S3，断开S2时，R1、R2并联，电路电阻最小，电路电功率最大，为高温挡。
高温挡电路中的电流是
（2）闭合S3，断开S1、S2时，电路为R1的简单电路，通电1min电路中电流产生的热量是
（3）当电烤箱处于低温挡时，R1、R2串联，它消耗的电功率是
PART 4 课堂小结
（苏科2024版）九年级
上
04
课堂小结
一、串联模式“高低温挡”问题
用2个电阻是低温挡，用1个电阻是高温挡。
二、并联模式“高低温挡”问题
用2个电阻是高温挡，用1个电阻是低温挡。
三、多开关“高中低温挡”问题
用2个电阻并联是高温挡，用1个电阻是中温挡，用2个电阻串联是低温挡。
PART 5 典例分析
05
典例分析
例1. 在物理综合实践活动中，培铭对家里的电饭锅进行了观察和研究。如图所示是它的电路原理图和铭牌，它有“加热”和“保温”两挡，由温控开关自动控制，电阻R2的阻值为400Ω。（电热丝阻值不随温度变化）
（1）保温的时候，电路中的电流是多少？
（2）电阻R1的电阻是多少？
（3）加热功率是多少？
XX牌电饭锅
额定电压
220V
加热功率
?
保温功率
110W
容积
5L
【答案】（1）0.5A；（2）40Ω；（3）1210W
05
典例分析
【答案】（1）0.5A；（2）40Ω；（3）1210W
【详解】（1）由表可知，保温时的额定功率为110?W，根据P=UI可得，此时电路中的电流为
（2） 保温时，电路中 R1和 R2串联，根据P=U2/R可得，此时电路中的总电阻为
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R1的电阻为
R1=R总-R2=440Ω-400Ω=40Ω
（3）由电路图可知，开关S、S0闭合时，电路为R1的简单电路，电路的总功率最大，电饭锅处于加热状态。加热功率为
05
典例分析
例 2、图甲是一款挂烫机，其简化电路如图乙，电源电压为220V，R1、R2是电热丝，两电热丝的阻值之比R1∶R2＝1∶2。开关S接触点2、3时挂烫机处于慢热挡，开关S接触点3、4时挂烫机处于速热挡，已知慢热挡的功率为880W。则电热丝R1阻值为________Ω，挂烫机速热挡的功率为_________W，挂烫机在速热挡工作5min，电热丝产生的总热量为_____________J。
55
1320
3.96×105
05
典例分析
【答案】 55 1320 3.96×105
【详解】[1]当开关S接触点2、3时，电路为R1的简单电路，挂烫机处于慢热挡。由 可得
[2]已知R1∶R2=1∶2
所以R2=2R1=2×55Ω=110Ω
当开关S接触点3、4时，R1与R2并联，挂烫机处于速热挡。根据并联电路电压特点，则U=U1=U2=220V
由 可得，R2的功率
速热挡功率P速热=P慢热+P2=880W+440W=1320W
[3]挂烫机在速热挡工作时间t=5min=5×60s=300s
由Q=W=Pt
可知，总热量Q=P速热t=1320W×300s=3.96×105J
05
典例分析
例3、图甲为某品牌饮水机，图乙为其内部简化电路图，其铭牌参数如表所示。该饮水机有加热和保温两个挡位。R1、R2均为电热丝，当热水箱中水温降至70℃时自动切换到加热挡，当温度达到100℃时自动切换到保温挡。饮水机始终在额定电压下工作，已知c水＝4.2×103J/(kg℃）。求：
(1)热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量；
(2)电热丝的R1阻值；
热水箱水量
1kg
额定电压
220V
加热功率
1210W
保温功率
200W
05
典例分析
【详解】（1）热水箱中的水由70℃加热到100℃所吸收的热量为
（2）当开关S1闭合，开关S2接b时，电路中只有电热丝R2工作，电路中的总电阻最小，根据 可知，电功率最大，电路处于加热挡，已知加热功率为1210W，则电热丝的R2阻值
当开关S1闭合，开关S2接a时，电热丝R1和R2串联，电路中的总电阻最大，根据 可知，电功率最小，电路处于保温挡，此时电路中的总电阻
由串联电路电阻规律得，电热丝R1的阻值
（3）饮水机处于加热挡，电热丝R2工作50s产生的热量为
05
典例分析
例4、近年冬天，越来越多的人们在使用电热桌垫，好奇的小东同学很想知道它的发热原理，查看说明 书后发现：该电热桌垫由12V电源供电，发热部分由两根电热丝R1、R2组成，设计低温、高温两挡，内部简化电路图如图所示，旋钮开关S可置于“1和2”、“2和3”或“3和4”接线柱，已知低温挡加热的功率P1为24W，R2的阻值为4Ω。求：
（1）低温挡加热的电流；
（2）R1的阻值；
（3）高温挡加热10min电路产生的热量。
【答案】（1）2A；（2）6Ω；（3）36000J
05
典例分析
【答案】（1）2A；（2）6Ω；（3）36000J
【详解】（1）由P=UI可知，低温挡加热的电流
（2）旋钮开关S可置于“2和3”接线柱时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，电热桌垫处于低温挡；由I=U/R可知，R1的阻值为
（3）由图乙可知，旋钮开关S可置于“3和4”接线柱时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点可知，由P=U2/R可知，电路中的总功率最大为高温加热档；高温挡工作时R2的电功率为
高温挡加热的功率P高=P1+P2=24W+36W=60W
高温挡加热10min电路产生的热量
05
典例分析
例5. 如图所示，是某型号电热炉的简化电路图，图表为其铭牌的部分参数（其中高温挡的额定功率模糊不清），R1、R2均为电热丝，阻值不随温度变化。试求：?（1）电热炉在低温挡工作时，通过电热炉的电流是多少？
（2）电热丝R2的阻值是多少？
（3）在高温挡通电2min，若所
消耗电能的70%被水吸收，则可
将1kg的水从15℃加热到多少℃？
[c水=4.2×103J/(kg·℃)]????????
额定电压
220V
额定功率
低温挡
550W
中温挡
1100W
高温挡
05
典例分析
【答案】（1）2.5A；（2）44Ω；（3）59℃
【详解】（1）由电功率公式变形可得电热炉在低温挡工作时，通过电热炉的电流
（2）由公式P=U2/R可知，当开关S1接a，S2闭合时，R1与R2并联接入电路，电路的总电阻最小，此时为高温挡；当S1接b，S2闭合时，R2被短路，只有R1接入电路，此时为中温挡；当S1接b，S2断开时，R1与R2串联接入电路，总电阻最大，此时为低温挡。在低温挡工作时的电阻
在中温挡工作时的电阻
则电热丝R2的阻值R2=R总-R1=88Ω-44Ω=44Ω
（3）高温挡的功率
在高温挡通电2min产生的热量Q=W=P高t=2200W×2×60s=2.64×105J
则水吸收的热量Q吸=ηQ=70%×2.64×105J=1.848×105J
则水的温度变化 水的末温t=t0+Δt=15℃+44℃=59℃
PART 6 课堂练习
（苏科2024版）九年级
上
06
课堂练习
1．如图所示是一款养生壶和它的电路简图，该壶有“加热”和“保温”两挡，电源电压为220V，电阻丝R1＝44Ω，R2＝356Ω。养生壶在“加热”挡工作时，电功率为______W；在“保温”挡工作时，10s养生壶产生的热量是______J。
1100
1210
06
课堂练习
2．小雯买了一款可以通过USB接口连到电脑上的电热杯垫，如图甲所示，电热杯垫有加热和保温两挡功能。杯垫内部简化电路图如图乙所示，R1、R2为加热电阻，USB接口的输出电压为5V，R1的阻值为10Ω，加热功率为7.5W。求：
（1）电热杯垫保温时电路中的电流；
（2）保温30min产生的热量；
（3）电阻R2的阻值。
0.5A
4500J
5Ω
06
课堂练习
3．某紫砂电饭锅的简化电路如图所示，R1、R2为发热电阻，电饭锅工作时，通过开关S1、 S2实现保温、加热挡位控制，已知加热功率为462W， R1＝2200Ω求；
（1）电饭锅工作时通过 R1的电流；
（2）电饭锅处于保温挡时，工作 1min产生的热量；
（3）R2的阻值。
答案：（1）0.1A （2）1320J （3）110Ω
06
课堂练习
4. 如图甲为电热毛巾架，额定电压为220V。该毛巾架通过智能系统能够实现高温、低温挡自动切换。如图乙所示为其内部电路原理图，R1和R2都为发热电阻丝；如图丙为该毛巾架在正常工作20min内电流随时间变化的图像。求：
（1）高温挡的功率；
（2）发热电阻丝R2的电阻；
（3）毛巾架工作20min产生的热量。
【答案】（1）220W；（2）660Ω；（3）1.65×105J
06
课堂练习
5．图甲是某品牌一款电热敷仪，将其贴在敷料包和皮肤上，按下按钮即可智能切换低温挡或高温挡两种模式，安全便捷地达到缓解肢体疲劳的效果。图乙是这款电热敷仪两挡加热的简化原理图。已知电源电压为3.7V，低温挡工作功率为2.5W，R2的阻值为7.4Ω。
（1）电热敷仪处于高温挡时，选择开关S应连接___________。（选“AB”、“BC”或“CD”）
（2）电阻R1的阻值是多少？
（3）该电热敷仪充满电时在高温挡下可持续
工作15min，则该过程中释放的热量是多少？
AB
5.176Ω
3.915×103J
06
课堂练习
6. 某型号的电饭锅有两挡，“1”挡是高温烧煮，“2”挡是焖饭、保温，其测试电路如图所示。
（1）若开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，串联在电路中的电流表示数分别为5A和0.1A，求电阻R0和R的阻值.
（2）当开关S置于“1”挡和“2”
挡时，电饭锅的功率分别是多大?
答案：（1）R0＝44Ω，R＝2156Ω （2）1100W 22W
06
课堂练习
7、恋恋牌家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲，开关S接不同位置使电饭锅分别处于加热和保温两种状态。某次使用该电饭锅在220V的电压下煮饭过程中，通过的电流随时间变化的图象如图乙。求：
（1）该电饭锅的开关接1时，处于______状态（填“加热”或“保温”），其中R1的阻值是______Ω，R2的阻值是______Ω；
（2）该电饭锅处于保温状态的电功率
是多少？
（3）该电饭锅此次工作30min共消耗
了多少焦耳电能？
加热
55
165
220W
7.92×105J
06
课堂练习
8、有一台热水器，内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。R1=88Ω，R2=22Ω。
（1）如何控制S1和S2，使热水器处于高温挡；
（2）求低温挡正常工作5min电热丝产生的热量；
（3）求高温挡正常工作时热水器的功率。
答案：（1）S1闭合、S2接a
（2）1.32×103J
（3）2750W
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
（苏科2024版）九年级
上

展开更多......

收起↑