6.3 焦耳定律 课件- 2025-2026学年物理教科版（2024）九年级上册

第3节　焦耳定律 知识点1 电流的热效应与什么因素有关 1．电流的热效应：电流通过灯泡的灯丝时，灯丝变得灼热进而 发光，这种电能转化为内能的现象叫作电流的_______． 2．实验探究：电流产生的热量与什么因素有关． (1)实验方法：控制变量法． (2)实验器材：电源、焦耳定律实验器、开关、导线若干． 热效应 (3)实验装置 (4)实验结论：在相等时间内，电流相同时．电阻较大的导体比 电阻较小的导体产生的热量___；电阻相同时，电流较大的电阻 比电流较小的电阻产生的热量___． (5)同一导体，电流相同时，通电时间越长产生的热量越多． 多 多 知识点2 焦耳定律 1．电流通过导体产生的热量跟___________成正比，跟导体的 _____成正比，跟_________成正比．这个规律叫作焦耳定律． 2．热量用__表示，电流用__表示，电阻用__表示，通电时间用 __表示，则焦耳定律为_______． 3．Q＝I2Rt，根据R＝ ，可得Q＝____(适用于纯电阻电路)． 电流的平方 电阻 通电时间 Q I R t Q＝I2Rt 【指点迷津】(1)对焦耳定律的理解 实质 焦耳定律揭示了电流通过导体时产生热效应的规律，实质是定量地表示了电能转化为内能的规律 同一性 公式中各物理量都是对同一段电路(或同一导体)而言的，也是对同一状态而言的 统一性 公式中各物理量的单位要统一，均采用国际单位制单位 (2)纯电阻电路和非纯电阻电路 ①电能全部转化为内能的电路叫作纯电阻电路，如电饭煲电路、电熨斗电路、电热水器电路等．白炽灯工作时电能转化为内能和很少的光能，也看作纯电阻电路． ②电能转化为其他形式能和内能的电路，叫非纯电阻电路．其他形式能为主导，内能只占很少一部分，如电风扇电路、洗衣机电路等，电能转化为机械能和内能，机械能为主，内能只占很少一部分，因此我们几乎感觉不到电风扇和洗衣机的热． ③纯电阻电路中通过电流做功将电能全部转化为内能，电功＝电热，W＝Q.非纯电阻电路中通过电流做功将电能转化为其他形式能＋内能，电功>电热，W>Q. 知识点3 电热的利用与危害 1．电热既有___又有___． 2．在生活和生产中都要用到电热．例如，家里的电熨斗、电饭 锅、电热水器等都是_____电热的电器． 利 利用 害 3．有时不需要电热或者电热过多会_____用电器，产生很多安 全隐患：电视机的后盖有_______，就是为了通风散热，使用时 一定要把防尘布罩拿开．电脑里安装了_________进行散热． 烧坏 很多孔 微型风扇 考点1 电流的热效应 典例1 [2024·盐城]芯片体积小，元件密集．当芯片中有电流 通过时，由于芯片元件有_____，不可避免地会产生热量，这种 现象称为电流的___效应．为了不影响芯片的性能，通常让散热 部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度， 这是通过_______的方式改变芯片内能． 电阻 热传递 热 思路导析 由于芯片元件有电阻，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的热效应．为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过热传递的方式改变芯片内能． 变式 同为“220 V　40 W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5 min，它们产生的热量( ) A．一样多 B．电灯最多 C．电扇最多 D．电烙铁最多 考点2 焦耳定律 典例2 [2024·黑龙江]如图所示是“探究通电导体产生的热量与 _____大小关系”的实验装置．通过左侧容器中电阻丝的电流为 0.4 A，在1 min内电流通过右侧容器中电阻丝产生的热量为___J. 电流 12 思路导析 电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，探究电流产生热量跟电流关系时，控制通电时间和电阻不变；利用焦耳定律Q＝I2Rt求电阻丝在1 min内产生的热量． 变式 [2023·枣庄]在探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验中．某兴趣小组猜想：电流通过导体产生的热量可能与通过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关，于是他们利用甲、乙、丙三个装置进行实验探究，如图所示，三个装置的透明容器中各有一段电阻丝， 容器中密封着等量的空气，U形管中液 面高度的变化反映密闭空气温度的变 化． (1)要探究电热与电阻的关系．应选用_______组合，并将它们 _____接到电源两端进行实验． (2)选用乙、丙组合，串联接到电源两端进行实验，在通电时间 相同的情况下，发现乙装置U形管中液面高度变化大，由此可得 到的结论是在电阻相同、通电时间相同的情况下，___________ _________________________． 甲、乙 串联 通过导体的 电流越大，产生的热量越多 (3)实验中通过观察U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度 的变化，在研究许多物理问题时都会用到这种方法，下列实例 采用研究方法与此相同的是__． A．探究电流与电压、电阻的关系 B．用被撞木块移动的距离反映撞击物体动能大小 C．研究光的传播时，引入“光线” D．探究平面镜成像的特点 B 考点3 焦耳定律的应用 典例3 [2024·牡丹江]两个电阻串联在电路中，R1＝10 Ω， R2＝20 Ω，R1两端的电压为1 V，通过R1的电流为____A，R2 两端的电压为__V，通电5 min，R1上产生的热量为___J. 0.1 2 30 变式 [2024·西宁]如图所示是RA和RB两个定值电阻的U­I图像， 由图像可知RA∶RB＝_____；若将RA和RB串联接在6 V的电源两端， 电路中的电流为____A；若将RA和RB并联接在6 V的电源两端， 通电10 s电路产生的热量为___J. 2∶1 0.2 54 考点4 电流热效应的利用和危害 典例4 下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是( ) A．养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B．家里使用电热水壶烧水 C．小明妈妈用电熨斗熨衣服 D．电脑温度过高时，风扇会及时启动，给电脑降温 思路导析 任何导体中有电流时，导体都要发热，这种现象叫作电流的热效应，是电能转化为内能．生活中，有时候可以利用电流的热效应，如各种电热器；有时候，需要防止电流的热效应带来的危害． 变式 电流的热效应有时对我们有益，我们可以利用它；有时对我们有害，我们需要及时散热．下列例子中属于利用电热的是( ) A．电器长时间不用，要定时通电 B．电视机外壳的散热窗 C．计算机内部装有小风扇 D．在家庭电路中，导线连接处往往比别处更容易发热 1．如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大．下列说法错误的是( ) A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少 B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同 C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 2．如图所示是两个电阻R1、R2的I­U图像，则R1、R2的阻值之比 为_____；若R1两端的电压为3 V，通电2 min时，则R1所产生的 热量为____J；若将R1、R2串联接在某电源上，则它们两端的电 压之比U1∶U2＝_____；如果通电1 min，电流通过它们产生的 热量之比Q1∶Q2＝_____． 1∶2 216 1∶2 1∶2 3．从产品说明书得知，一台“6 V　3 W”的迷你型小风扇，电 动机线圈阻值为0.5 Ω，则小风扇正常工作1 min消耗的电能为 ____J，电动机线圈1 min产生的热量为____J. 180 7.5 4．老师做“电池＋口香糖锡纸＝取火工具”的实验：取口香糖 锡纸，中间剪掉一些(如图乙所示)，将锡纸条连接电池的正负极 (如图甲所示)，很快发现锡纸条开始着火，锡纸具有导电性，此 时电路处于_____(填“断路”或“短路”)状态，使电路迅速产 生大量热量并释放出来，这是利用了电流的___效应；已知锡纸 条上ab、bc、cd段长度相等，则___段的最先燃烧起来． 短路 热 ab eq \f(U,I) eq \f(U2,R)t (3)在串联电路中电热之比等于电阻之比：eq \f(Q1,Q2)＝eq \f(I2R1t,I2R2t)＝eq \f(R1,R2). (4)在并联电路中电热之比等于电阻倒数比： eq \f(Q1,Q2)＝eq \f(\f(U2,R1)t,\f(U2,R2)t)＝eq \f(U2t,R1)·eq \f(R2,U2t)＝eq \f(R2,R1)(通电时间相同)． 思路导析 焦耳定律公式Q＝I2Rt适用于所有电路；公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路．(1)纯电阻电路：Q＝W，所以公式Q＝W＝Pt，Q＝W＝UIt，Q＝W＝eq \f(U2,R)t.(2)非纯电阻电路：电能部分转化为内能，电能→机械能＋内能，W>Q.其中W＝UIt，Q＝I2Rt.非纯电阻电路只能用Q＝I2Rt求电热． $$