17.3　焦耳定律 - 教学课件 2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

17.3 焦耳定律 1、探究通电导体产热与电阻关系 电炉丝通电一段时间后热得发红 电暖气通电一段时间后热得发红 电暖器 电流的热效应 电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。 电熨斗 电炉 电暖器 电饭锅 电流的三大效应 热效应 例子：电热器 磁效应 例子：电磁铁 化学效应 例子：电镀 电流的热效应 热得发红 几乎不发热 电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？ 影响电流产生热量的因素 生活中,许多用电器通电后,都伴有热现象产生. 电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应 电流的热效应 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，导线却几乎不发热？ 电流 电阻 通电时间 实验方法 控制变量法 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 猜想： 怎样判断电流通过导体产生热量多少？ 电流产生热量 盒内空气吸热 体积膨胀 液面高度差 用U形管两侧液面高度差来反映电流通过导体时产生热量的多少 电流通过导体产生热的多少跟什么因素有关？ 实验：探究电流通过导体产生热的多少与什么因素有关 猜想与假设 2 提出问题 1 可能跟导体的电流、电阻、通电时间有关。 设计实验 3 实验方法： 电流的热效应 每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变。 控制变量法 通过U形管液面的高度变化来反映产生热量的多少。 转换法 交流讨论 ①导线和电熨斗串联，为什么电熨斗很热而导线并不很热？ ②点亮的白炽灯泡过一会儿会烫手，说明什么？ 根据事实，作出猜想： 事实1：时间越长，电熨斗和灯泡产生的热量越多。 猜想1：导体产生的热量可能与______________有关。 事实2：电熨斗发热，而跟电熨斗相连的导线却不太热。 猜想2：导体产生的热量可能与______________有关。 事实3：电源被短路时电池过热容易被烧坏。 猜想3：导体产生的热量可能与______________有关。 电流大小 通电时间长短 电阻大小 控制变量法 设计电路图： I = 2I1 I A R1 = 5 Ω R2 = 5 Ω R3 = 5 Ω I1 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω A 电热与电阻的关系 电热与电流的关系 密封等量的空气，受热膨胀 产生的热量越多，空气膨胀越厉害，液面越高 电阻丝通电产生热量 实验装置 影响产生电热与电阻的关系 探究电热与电阻的关系时，应控制_________________相同。 电流、通电时间 观察到什么实验现象？说明了什么？ 　　电阻大的液面升高的高度更高。 　　说明其他条件相同时，电阻越大，产生的热量越多。 影响产生电热与电流的关系 探究电热与电流的关系时，应控制_________________相同。 电阻、通电时间 　　电流大的液面升高的高度更高。 　　说明其他条件相同时，电流越大，产生的热量越多。 观察到什么实验现象？说明了什么？ 实验中随着时间的增长，液面是怎样变化的？说明了什么？ 液面升高的高度越来越高，说明通电时间越长，产生的热量越多。 电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间有什么定量关系呢？ 　　焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。他用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，焦耳于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 电流的热效应与通电时间的关系 实验表明，在电阻相同、电流相同时，通电时间越长，这个电阻产生的热量越多 实验结论 导体的电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多 探究影响导体产生热量的因素 焦耳定律 英国物理学家 焦耳 1818-1889 焦耳定律 James Prescott Joule 电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。 内容 公式 Q=I2Rt 单位 Q： I： R： t 热量 单位：J 电流 单位：A 电阻 单位：Ω 时间 单位：s 单位 J=A2·Ω·s 焦耳定律 电能和电热的关系 非纯电阻电路 电能转化为其他形式的能和内能。W＞Q 实例：电风扇、转动的电动机、电视、电脑、电池充电 电功:W=UIt=Pt 电热:Q=I2Rt 电功率:P=UI= W t 纯电阻电路 电能全部转化为内能（只发热）。W=Q 实例：白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、卡住的电动机 W=Q=UIt=Pt=I2Rt= U2 R t P=UI= =I2R= W t U2 R （W=Q+W外） 三、电热的利用和防止 　　电流的热量有时是有害的，应该及时解决。 （1）例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。 2. 电热的防止 散热窗 微型风扇 三、电热的利用和防止 0.28 电视机的后盖 （2）电视机散热方法： 在后盖开有很多孔，为了通风散热。 （3）投影仪的散热方法： 除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。 散热窗 散热风扇 三、电热的利用和防止 电流通过用电器都会产生热量，哪些是有利的，哪些是有害的。 电视机 电暖气 电风扇 电熨斗 手机 电饭煲 电脑 电动机 有害 有利 有利 有害 有害 有利 有害 有害 利用电流的热效应来加热的设备才是电热器。 内容：电流通过导体产生的热量跟_____的二次方成正比，跟导体的_____成正比，跟__________成正比。 公式： 1．电流的热效应 Q = I 2Rt 2．焦耳定律 3．电热的利用和防止 电流通过导体时电能转化成____能的现象。 内 电流 电阻 通电时间 电热的利用和防止 焦耳定律 　　一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 例 解： I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω Q=I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 解释现象 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? 课堂小结 当堂小练 2.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电压为220V的电路中，相同时间内它们发热情况是（ ） A.甲放热多 B.乙放热多 C.同样多 D.无法判断 1.计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是 （ ） A.UIt B. C.I2Rt D.前面三个都可以 C B 当堂小练 3.用如图所示的装置探究“影响电流热效应的因素”。电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1<R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（ ） A.该装置可以用来探究电流热效应与电流大小的关系 B.闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升得较快 C.实验中，通过温度计示数的变化来 比较电阻丝产生热量的多少 D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的 水，可比较煤油和水的比热容大小 C 当堂小练 5.用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。 (1)烧瓶中装入的煤油是________（填“导体”或“绝缘体”） (2)请根据实物电路，在虚线框图内画出对应的电路图。 (3)为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应______，通过R1的电流_______通过R2的电流。 R2 R1 绝缘体 相等 小于 当堂小练 (4)通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较大，说明______________________________________________。 (5)小红用如左下图示的装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次测量，收集数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图象，根据焦耳定律可知，右下图中能正确反映h-I 关系的是____。 电阻和通电时间不变，电流越大产生的热量越多 A Lavf57.83.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf57.62.100 Lavf58.20.100 Lavf57.62.100 Lavf57.77.100 $