第4节 焦耳定律-【重难点手册】2024-2025学年九年级下册物理（人教版）

更滩专手细九年级物理尺) 第4节 焦耳定律 重点和难点 课标要求 重点：电流的热效应，焦耳定律的理 解，电热的防止和利用。 1.通过实验，了解焦耳定律。 难点：探究电流的热效应与电阻大小 2.能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象， 的关系，焦耳定律的应用 01必备知识梳理。 重难点1电流的热效应 重难点2探究影响电流产生热量的决 1.电流的热效应 定因素 电流通过导体时电能转化为内能，这种现 探究电流通过导体时探究电流通过导体时 象叫作电流的热效应。 实验 产生热量的多少与导 产生热量的多少与电 2.电热器 体电阻的关系 流的关系 电烙铁、电熨斗、电炉、电饭锅、电暖器、电 实验 转换法、控制变量法 烤箱、电热水器等，电流通过时都要发热.它们 方法 都是利用电能转化为内能的原理工作的，被称 电路 为电热器 图 而有些用电器，如电风扇、电冰箱、电视 100 机、洗衣机等，在工作时，电能主要转化成内能 与装有10Ω电阻的与左侧装有5Ω电阻 之外的其他形式的能，即消耗的电能中，只有 实验 容器相连的U形管的容器相连的U形管 很少一部分转化成了内能，这些用电器都不是 现象 中的液面高度变化更 中的液面高度变化更 利用电流的热效应来工作的： 明显 明显 例工下列家用电器，利用电流的热效应 U形管液面变化更明 实验装置中与左侧容 器相连的U形管中的 工作的是( ). 显，说明与之相连的 液面上升更明显，通过 A.电冰箱 B.洗衣机 容器中空气膨胀程度 分析可知通过左侧容 C.电脑 D.电饭煲 分析 更大，吸收热量更多， 论证即容器中的电阻产生 器中电阻的电流是右 解析利用电流的热效应工作的用电器将 侧容器中电阻的电流 的热量更多，从而可 的2倍，由此可以知道 电能转化为内能.电冰箱将电能转化为内能与 知10Q的电阻丝产 通过电流大的电阻产 机械能，故A不符合题意；洗衣机主要将电能 生的热量更多 生的热量更多些 转化为机械能，故B不符合题意；电脑将电能 在电流相同、通电时在电阻相同、通电时间 转化为声能与光能等，故C不符合题意；电饭 得出 间相同的情况下，电 相同的情况下，通过一 煲将电能转化为内能，故D符合题意。 结论 阻越大，这个电阻产 个电阻的电流越大，这 [答案D 生的热量越多 个电阻产生的热量越多 102 第十人章电功率型 特别提国 定律，其他用电器通电时，也会伴随着热量的 热量Q的大小的体现方法—转换法 产生，产生热量的部分也遵守焦耳定律 间接体现 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流 引包周围物质引凤 的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电 周制物质体积 温度尚 膨胀变大 时间成正比.这个规律叫作焦耳定律 间接体现 (2)公式：Q=1R. (3)适用范围：只要是电流产生的热量都 例2(2023·辽宁中考)小明为了探究电 可以用它计算 流产生的热量与电流大小的关系，利用阻值相 (4)符号的意义和单位： 等的电阻丝R1、R2、R,设计了如图甲所示电 Q—热量 焦(J) 路，将电阻丝R和 (填“R”或“R”)分 R—电阻 欧姆() 别放在如图乙所示的两个相同装置中，实验通 一电流 安培(A) 过U形管中 反映电阻丝产生热 t一时间 秒(s) 量的多少，通过实验分析可知，当电阻和通电 (5)推导： 时间相同时，通过电阻的电流越大，这个电阻 电流通过导体时，电能如果全部转化成热 产生的热量越 能而没有转化为其他形式的能量，那么电流产 生的热量Q就等于消耗的电能W,即Q=W= Pt=UIt. 再根据欧姆定律U=IR,可得Q=严R,. 2.电能、电功率和电热的计算 解析图中右侧两电阻并联后再与左侧电 纯电阻电路 非纯电阻电路 阻串联，三个电阻大小相等，根据并联和串联 W-IU-FRI-U W=IU 电能 电路电流的规律，通过左侧电阻R的电流大于 W-Pt W=Pt 通过右侧电阻R的电流，而通电时间相同，故 电功率 P_W 可以研究电流产生的热量与电流的关系.实验 t =IU-FR-U P-W-IU 中可以通过分别观察两个U形管中液面高度 电热 Q=FR=IU= R Q=FR 差变化来比较电流通过电阻丝所产生热量的 消耗电能 多少，通过实验分析可知，在电阻和通电时间 W与电热 W=Q W>Q 一定时，通过导体的电流越大，导体产生的热 Q的关系 量越多 发热功率 P然=产R 答寨R:液面高度变化：多 例3(2025·黄冈实验中学月考)在计算 重难点3焦耳定律 电动机工作所消耗的电功率时，小杰和小施产 1.焦耳定律 生了分歧，小杰利用公式P=UI计算电动机所 焦耳定律是电流通过导体产生热量多少 消耗的电功率，小施利用P=R来计算电动 所遵循的规律，不仅电热器产生热量遵守焦耳 机所消耗的电功率.已知：电动机线圈电阻为 103 更难点手细九年级物理) 2,电动机工作时两端的电压为220V,通过 箱、电热水器等。 电动机的电流为4A 5.电热器的优点：清洁无污染；效率高；方 (1)请你判断这两位同学计算电动机所消 便控制和调节温度， 耗的电功率的方法是否正确，并说明理由 6.电热的危害 (2)求这台电动机工作5min线圈产生的 (1)由于电流的热效应，会使用电器的温 热量 度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏 (3)求这台电动机工作5min所做的机 用电器 械功。 (2)造成电能输送过程中的电能损失. 解析(1)小杰正确，小施不正确.因为P 7.防止电热危害的方法 PR只是线图的发热功率，而电动机正常工作 (1)安装散热风扇：(2)安装散热片：(3)安 时将大部分电能转化为机械能，小部分电能转 装散热窗。 化为内能，所以利用P=严R来计算电动机所 例④我国城乡一些老旧小区家庭供电线 消耗的电功率是错误的. 路线芯横截面积未达到《民用建筑电气设计标 (2)t=5min=300s,电动机线圈产生的热 准》要求，需要对这部分电路进行改造， 量Q=PRt=(4A)2×22×300s=9600J. (1)因为输电线有电阻，会有电能损耗，这 (3)电动机工作t=5min=300s所做的机 主要是由于电流的 效应引起的 械功W=W电一Q=U11-Q=220V×4A× (2)改造的主要内容是把电线线芯换成更 300s-9600J=2.544×103J. 粗的，请用物理知识解释这样做的目的 重难点4电热的利用和防止 解析因为输电线有电阻，电流在输送时， 1.电热器：利用电流热效应工作的设备统 由于电流的热效应，输电线会发热，造成能量 称为电热器 损失；其他条件一定时，把导线变粗可以减小 2.电热器的工作原理：电流的热效应.从 导线的电阻，从而减少电能在输送过程中的 能量转化角度看是将电能全部转化为内能， 损耗 3.电热器的主要部件：发热体.发热体是 答案(1)热.(2)当导体的材料、长度一 由导电性差、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料 定时，增大横截面积，可以减小电阻：由Q= 上做成的.其中，绝缘体材料可将电阻丝与电 PRt可知，当电流、通电时间几乎一定时，减小 热器的外壳隔开，防止触电和漏电， 导线电阻可以减小导线上的发热量，即减小了 4.常见家用电热器：电饭煲、电烙铁、电烤电能在输送过程中的损耗 -02-关建能力提引-。 关键点1串、并联电路中电热的特点 QPRit R Q IR2t R2 L,串联电路中电热的特点 R、R2串联在电路中时， 即中联电路中，各部分导体在相等的时间 (1)相等的时间内产生的热量之比 内产生的热量与各导体的电阻成正比，这就是电 104 第十八章电功率么组 路中电炉丝热得发红，而导线不怎么热的原因. 的时间跟导体的电阻成正比. (2)产生相等的热量所用的时间之比 例⑤(2025·武汉外国语学校月考)某电 由Q=R可知，串联电路电流I相等，若 热水壶有两根电热丝，若把一根电热丝接入电 产生相等的热量Q,则所需的通电时间1与导体 路，烧开一壶水要30min.若把另一根电热丝 的电凰K反比，即哈尽 接入原电路，烧开一壶水要15min.若把这两 根电热丝并联起来接人原电路，烧开这壶水需 2.并联电路中电热的特点 要的时间是（不考虑热损失）( R、R,并联在电路中时， A.45 min B.10 min (1)相等的时间内产生的热量之比 C.15 min D.30 min 解析设两根电阻丝的电阻分别为R和 Q1_ R Q, R R R,由Q=W=U,1是得，Q=w-发，由 即并联电路中，导体在相等时间内产生的 题意可知，w=W,即{6= R,2,即30min R 热量与导体的电阻成反比. (2)产生相等的热量所用的时间之比 -15,尽-呈设民为RR为2R起两 R 根电热丝并联起来接入原电路，则有发， =1,得-R tz R R R+ -X15min,解得tg=10min. 即电压相同时，导体产生相等的热量所需 答案B 门-03-核心泰养聚悲一。 考向1探究电流产生热量的决定因素 联，根据串、并联电路电流特点可知，通过R的 例6(2023·辽宁中考)用如图所示的装 电流小于通过R2的电流，R1和R2电阻相同，所 置可探究电流产生热量与 (填“电流” 以可以探究电流产生的热量与电流大小的关 或“电阻”)的关系，若通过R2的电流为1A,通 系.通电1min,R2产生的热量Q=PR21 电1min,R2产生的热量为 J.若将R (1A)2×5×1×60s=300J.若将R更换为 更换为10Ω的电阻， (填“仍能”或 10Ω的电阻，电阻的分流作用还在，仍能完成 “不能”)完成该实验探究。 该实验探究， 答案电流：300：仍能， 核心康养 本题考查对电流产生热量的决定因素 51 5 的探究，体现了科学探究和科学思雏的素养 解析由图可知，R1与R并联后与R2串 要求 105