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物理 沪粤版
九年级上册
第十五章 电能与电功率
15.4 探究焦耳定律
新课引入
新课讲授
随堂练习
课堂小结
新课引入
周日，萌小牛同学的爸妈出门前叮嘱他好好写作业，不要看电视。爸妈回来时，看到萌小牛在认真写作业，电视机也没打开，感觉很欣慰。但是，懂物理的妈妈用手摸了摸电视机后盖后，就揭穿了萌小牛看了很久电视的谜底！
你知道这是为什么吗？
学好物理很重要
（1）探究导体产生的热量跟电阻的关系：如图甲所示，控制电流与通电时间相同，改变电路中的电阻。
新课讲授
通电导体放出的热量与哪些因素有关
知识点1
1.实验猜想：通电导体产生的热量跟导体的电阻和导体中的电流大小有关。
2.实验方法：控制变量法。
3.转换法：电流通过用电器产生热量的多少不易直接进行观察比较，怎样将它变成便于直接观察比较的现象呢？用温度计的示数变化表示热量的多少。
（2）探究导体产生的热量跟电流的关系：如图乙所示，控制电阻与通电时间相同，改变电路中的电流。
（1）控制不变的量：电流、通电时间。
（2）实验过程：选两根阻值不同的电阻丝，两个装有初始温度相同、等质量煤油的玻璃瓶，连接好电路后，闭合开关，通电一段时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度。
（3）实验结论：当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，煤油的温度越高，表明导体的电阻越大，产生的热量越多。
实验装置
实验1：探究导体产生的热量跟电阻的关系
（1）控制不变的量：电阻、通电时间。
（2）实验过程：取质量、初始温度与上述实验相同的煤油，闭合开关，调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，通电时间与前次相同，记录玻璃瓶内煤油的温度。
（3）实验结论：当电阻、通电时间一定时，通过导体的电流越大，煤油的温度越高，表明导体的电流越大，导体产生的热量越多。
实验2：探究导体产生的热量跟电流的关系
实验装置
焦耳定律
知识点2
1.内容：电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
2.公式：Q=I 2Rt，适用于所有电路。
Q—热量—单位为J
I—电流—单位为A
R—电阻—单位为Ω
t—通电时间—单位为s
考考你：电炉接入电路中时，电炉丝和导线中流过相同的电流，为什么电炉丝发热可以烧水，而导线几乎不发热？
原因：导线的电阻远小于电炉丝的电阻，产生的热量少。
3.电功与电热的关系
（1）纯电阻电路 (只有电阻的电路)：电能全部转化为内能，所以W = Q ，即UIt =I2Rt。
（2）非纯电阻电路（如含电动机的电路）：电能只有一部分转化为内能，如电流通过电动机做功时，大部分电能转化为机械能。所以W > Q ，即UIt>I2Rt。
4.家用电器的多挡问题
家用电热器正常工作时的电压都是U=220 V ，由P=可知：
(1)当电热器接入电路的电阻R较小时，功率P较大，电热器处于高挡位；
(2)当电热器接入电路的电阻R中等时，功率P中等，电热器处于中挡位；
(3)当电热器接入电路的电阻R较大时，功率P较小，电热器处于低挡位。
“双挡”的控制开关
1.短路式：如图所示，两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联。U一定，
由P=可知，开关闭合时，电阻R短路，R总较小，P较大，为高温挡；开关断开时，两电阻串联，R总较大，P较小，为低温挡。
2.单刀双掷式：如图乙所示，主要工作电阻R0在干路上，一条支路用导线，一条支路连接附加电阻R。当开关掷向附加电阻R的支路时，两电阻串联，此时为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有电阻R0工作，此时为高温挡。
电流热效应的应用与控制
知识点3
1. 电流的热效应：电流通过导体，导体会发热的现象。
2. 电流热效应的应用：电熨斗、电热水壶、电吹风、电饭煲、电炉、“小太阳”等。
通 电
电炉
小太阳
3. 电流热效应的控制：很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高，过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。例如，电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热；电脑运行时主板温度会升高，需要用微型风扇及时散热，等等。
很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，而主要是将电能转化为其他形式的能（如机械能等），这样的用电器不是电热器。例如，洗衣机和电风扇工作时，主要将电能转化为机械能；电视机工作时，主要将电能转化为声能和光能，它们都不是电热器。
点拨
不是所有的用电器都是电热器
课堂小结
随堂练习1
A
随堂练习2
已知一台直流电动机线圈两端的电压为6 V，线圈的电阻为0.5 Ω，通过电动机线圈的电流为2 A，则该电动机正常工作5 min消耗的电能为________J；电动机此时的功率为________W；电流通过线圈产生的热量为________J。
3 600
12
600
随堂练习3
（湖北潜江中考）某款电热杯有高、中、低三挡，简化电路如图所示，S1、S2不能同时闭合，R1的阻值为2.5 Ω。只闭合S3 时，电路中的电流为2 A。下列说法正确的是（ ）
A.电源电压为10 V
B.只闭合S1、S3时，电热杯处于低温挡
C.只闭合S3时，电热杯工作1 min产生的热量为600 J
D.加热100 g 水，水温由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的热量为420 J
C
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