18.3 学科实践：为家庭节约用电提建议&18.4 焦耳定律-【学海风暴】2025-2026学年新教材九年级下册物理同步备课（人教版2024）

第3节跨学科实践：为家庭节约用电提建议 实践项目解读 上的普通照明白炽灯。（均选填“白炽” 一、项目提出 “LED”或“节能”) 220V25W220V3W220V8W 了解家中的用电情况，提出节约用电的 建议。 二、项目分析 1.调查家中的用电情况。 白炽灯 LED灯 节能灯 2.了解用电器的耗电情况。 二、计算题 3.提出节约用电的建议。 2.大多数用电器在待机状态也会消耗电能。 4.评估采纳节电建议后的效果。 以1000个家庭的社区为例，假设每个家庭 三、项目实施 所有用电器待机时的总功率为22W,每天处 1.调查家中的用电情况：通过电能表计算 于待机状态的时间为20h,则： 家中一段时间内消耗的电能，或通过上网等手 (1)当一个家庭的所有用电器均处于待机状 段从电网公司直接了解家中一段时间内消耗 态时，这个家庭的电路的干路电流约为多 的电能。 少安？ 2.了解用电器的耗电情况：通过用电器的 (2)该社区每天因为用电器待机而浪费的总 铭牌或说明书就能知道用电器工作时的电功 电能约为多少千瓦时？ 率，再结合它的工作时间，就可以计算出它消 (3)通过上述计算，请写出一种节约用电的 耗的电能。 方法。 3.提出节电建议：从用电器的使用时长、 使用状态等角度，总结一些节约用电的建议。 4.评估节电建议的效果：总结节电建议， 计算出采取节电措施后节约的电能。 四、展示交流 把家中的用电情况、节电建议以及实施效 果整理后分享给其他同学，看看哪些同学的节 电措施更全面、更有效。 已实践专项训练 一、填空题 1.下列图片所示的三盏灯，正常工作时的亮度 基本相当。若正常工作相同时间，消耗电能 最少的是 灯，整体的电光转化 效率最低的是 灯，所以2016 年10月起我国禁止进口和销售15W及以 九年级物理RJ版 第4节 焦耳定律 已课前预习导航 三、电热的利用和防止 1.电热的利用：利用电来加热的设备叫作 一、电流的热效应 1.电流的热效应：电流通过导体时电能转 电热器，它们都是利用电流的热数应工作的。 2.电热的防止：很多情况下，电热是一种 化成内能，这种现象叫作电流的热效应。例 浪费，甚至会造成危害，所以常利用散热窗、散 如：电流流过灯丝时，灯泡发光发热；电褥子通 热片、风扇等来加快散热。 电后会发热；电热水器通电后会发热；等等。 2.电流通过导体产生热量的多少跟电流、 ⊙重点实验讲解 电阻和通电时间有关。在电流相同、通电时间 【实验名称】探究影响电流热效应的因素。 相同的情况下，一般电阻丝的电阻越大，这段 【提出问题】电流通过导体产生的热量与 哪些因素有关？ 电阻丝产生的热量越多。在电阻相同、通电时 【猜想与假设】电流通过导体产生的热量 间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越 可能与通过导体的电流有关，可能与导体的电 大，这段电阻丝产生的热量越多。 阻有关，可能与通电时间有关。 名师点睛 【设计实验与制订计划】 探究电流产生的热量与哪些因素有关 1.研究方法：控制变量法和转换法。 时，如果用液体温度的变化量来反映热量的 2.实验器材：密闭容器、U形管、导线、不 多少，则被加热的液体应选择比热容小的， 同阻值的电阻丝、相同阻值的电阻丝、电源等。 因为在吸热相同时，比热容小的液体温度变 实验装置如下图所示。 化明显，实验效果更好。 二、焦耳定律 1.内容：电流通过导体产生的热量跟电流 的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通 10 50 电时间成正比。这个规律叫作焦耳定律。 2.表达式：Q=IRt。其中Q表示电流通 【进行实验与收集证据】 过导体产生的热量，单位是焦耳；I表示通过导 1.探究电流通过导体产生的热量跟电阻 体的电流，单位是安培：R表示导体的电阻，单 的关系：如图甲所示，将两根阻值不同的电阻 丝R,、R2串联后接入电路，给电阻丝通电一段 位是欧姆；表示通电时间，单位是秒。该表达 时间，观察U形管液面高度差的变化。 式适用于任何电路。当电能全部转化为内能 2.探究电流通过导体产生的热量跟电流 时，Q=w=Pt=U=R。 的关系：如图乙所示，并联R,的目的是改变通 易错警园 过容器内R,的电流，使通过R,与R,的电浅 不同。给电阻丝通电一段时间，观察U形管液 只有在纯电阻电路中（如电炉、电烙铁、 面高度差的变化。 电熨斗等)，电流做功消耗的电能全部转化 3.探究电流通过导体产生的热量跟通电 成内能时，电热在数值上才与电功相等。 时间的关系：通电不同时间，观察同一个密闭 下册第十八章 19 容器内U形管液面高度差的变化。 B.只闭合S1、S3时，电热杯处于低温挡 【实验结论】 C.只闭合S2时，电热杯处于高温挡 1.在电流和通电时间相同时，电阻越大， D.电热杯在低温挡工作1min产生的热 电流通过电阻产生的热量越多。 量为150J 2.在电阻和通电时间相同时，电流越大， 【解题点拨】只闭合S时，电路为R,的简 电流通过电阻产生的热量越多。 单电路，电路中的电流为2A,R1的阻值为 3.在电阻和电流相同时，通电时间越长， 2.5Ω，根据欧姆定律计算出R,两端的电压即 电流通过电阻产生的热量越多。 得电源电压；多挡位用电器接入电路中时两端 经典例题剖析 U2 的电压是一定的，根据公式P一尺可知，接入 【例1】下图所示的是“探究通电导体产生 电路的总电阻越小，电路的总功率越大，用电 的热量与 大小的关系”的实验装置。 器的挡位越高；根据电热杯在低温挡时电路的 电源电压为4.5V且保持不变，将滑动变阻器 连接情况，求出电热杯工作时的总电阻，再根 滑片移至最右端，在1min内电流通过102电 U 阻丝产生的热量为 据公式Q=I严R1=R计算出电热杯产生的 热量。 参考答案0【例1】电阻54【例2)】D 已课内基础闯关 考点① 电流的热效应 100 【解题点拨】电流产生的热量跟电流的大 1.图甲和图乙是研究“电热大小与哪些因素有 小、电阻的大小及通电时间有关，要探究电流 关”的实验装置。通电后，若要比较电阻丝 产生的热量跟电阻的关系，需控制电流大小和 产生热量的多少，只需比较与之相连的U形 通电时间相同；要探究电流产生的热量跟电流 管中 图甲是 大小的关系，需控制电阻和通电时间相同。滑 探究电热与 关系的实验装置， 动变阻器滑片移至最右端时，电路中只有两根 图乙是探究电热与 关系的实 电阻丝串联，根据串联电路电阻关系及欧姆定 验装置。 律求出电路中的电流，再根据公式Q=I2Rt求 E扫 出在1min内电流通过102电阻丝产生的 热量。 【例2】某款电热杯有高 温、中温、低温三挡，简化电路 考点② 焦耳定律 如右图所示，S1、S2不能同时 2.有两个电阻，R1=302,R2=40。若将它们 闭合，R1的阻值为2.52，R2的阻值为7.5。 串联在电路中，则在相同时间内R1、R2消耗 只闭合S3时，电路中的电流为2A。下列说法 的电能之比W1:W2= ;若将它 正确的是 们并联在电路中，则在相同时间内R,、R2产 A.电源电压为10V 生的热量之比Q1:Q2= 20 九年级物理RJ版 3.如图所示，电源电压不变，灯泡标有“6V 2.R1、R2两个电阻串联在电路中，R,=10Ω， 3W”字样。当开关S闭合时，灯泡正常发 R2=202。R,两端的电压为1V,通过R 光，电流表示数为0.6A。则电阻R的电功 的电流为 A,R2两端的电压为 率为 W,通电10min后R产生 V。通电5min,电流通过R1产生 的热量为 的热量为 J。 R 3.在图甲所示的电路中，闭合开关S,再闭合开 A4 关S2,电流表A的示数变大，此时两个电流 ☒ 表的指针都指在刻度盘的中央，均如图乙所 R 第3题图 第4题图 示，则通过R,的电流为 A 4.如图所示，电源电压为3V,R1=R2=5。 R1:R2= ,在相同时间内两个电 先闭合开关S,再闭合开关S2,电流表示数 阻产生的热量之比Q1:Q2 将 (选填“变大”或“变小”)；当 S1闭合，S2断开时，通电10s,电流通过R, %20.4 产生的热量是 J。 0.63 考点③电热的利用和防止 乙 5.小明家夏天常用的电热驱蚊器是利用电流 二、选择题 的 效应工作的，其发热元件是一 4.下图所示的家用电器在正常工作时消耗相 个阻值为2420Ω的电阻。将其接在家庭电 同的电能，产生热量最少的是 路中正常通电1小时，它产生的热量为 J。 6.在生活和生产建设中，有时要利用电热，有时又 要减少电热带来的危害。在下列现象或实例 中，为了减少电热带来的危害的是 A.电饭煲 B.电烙铁 A.养鸡场用电热孵化器，使孵化雏鸡规模化 B.家里用电饭煲煮饭 C.长时间没有使用的家用电器，每隔一段时 间要给它通一次电 D.输电线常采用铝线或铜线作为芯线，而不 C.电风扇 D.电热水壶 用铁线 5.在四个相同水槽中盛有质量和温度都相同 ⊙课外拓展提高 的纯水，现将阻值为R1、R2(R1<R2)的电 一、填空题 阻丝分别按下列图片所示的四种方式连接 1.(2025天津)国家标准《家用和类似用途电器 后放入水槽，并接入相同电源。通电相同时 的安全》中规定：电热水壶电源线一般不应 间后，水温最高的是 长于75cm。这是通过缩短电源线长度来减 小 ,从而 (选填 R R2 R “增加”或“减少”)电源线通电时产生的 电源 电源 热量。 A B 下册第十八章 21△ (1)闭合S、断开S2,电流表的示数为0.9A, 求R,的阻值和R,工作100s产生的热量。 电源 电源 (2)把电阻箱R2的阻值调为182，闭合S1、 C 0 S2,电流表的示数为1.4A,求R2两端的电 6.图甲是小灯泡L和电阻R的I-U图像。将 压和通过R2的电流。 小灯泡L和电阻R接入图乙所示的电路中， 电源电压恒为2V。下列说法正确的是 ( ↑IIA 0.6 0.4 0.2 UN A.由图像可知，小灯泡两端的电压越大，电 阻越小 B.开关S1、S2都闭合时，电流表的示数为 0.5A C.开关S1、S2都闭合时，电路的总功率为 1W D.开关S、S2都闭合时，在1min内电阻R 产生的热量为24J 7.(多选)某品牌的电热水袋的部分性能指标如 下表。袋内水的初温是20℃时，在额定电压 下加热至自动断电需要的时间为210s。设加 @核心素养提升 =0 热电阻放出的热量全部被水吸收，水的比热 容为4.2×103J/(kg·℃)，则 科学思维某品牌电热水杯如图甲所示，水杯 容量为330mL,有高、中、低三个加热挡位，图 额定电压 袋内充水的质量 自动断电的温度 乙为其工作电路简图。其中U恒为220V, 220V 1kg 70℃ R1=2002,R2=5502,则中温挡功率为 A.电热水袋加热时通过的电流为2.25A W。若该电热水杯的加热效率 B.电热水袋的加热电阻的阻值为48.42 为90%，则用高温挡将满杯水从20℃加热到 C.电热水袋的额定功率为1000W 98℃，需要 s。〔P水=1.0× D.水吸收的热量为4.2×105J 103kg/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)门 三、计算题 8.(2025江西)如右图所示，电 源电压恒为9V,R1为定值 电阻，R2为电阻箱（能够表 A 示出阻值的变阻器)。 22 九年级物理RJ版的阻值，由图乙可知，灯泡L的电阻随着电流的增大 P 22W 流I= 而增大，A错误。由图甲可知，灯泡L与电阻R串联， ū-220V=0.1A 根据串联电路的电流特点可知，通过灯泡L和电阻R (2)根据P=一可得，该社区每天因为用电器待机而 的电流相等，且灯泡L两端的电压和电阻R两端的电 压之和等于6V,再结合图乙可知，符合条件的电流I 浪费的总电能W=P'1=1000×0.022kW×20h= =0.4A,此时灯泡L两端的电压UL=2V,电阻R两 440 kW.h (3)用电器不使用时，要及时拔下插头（断电）。（合理 电压Ua=4V,所以灯泡L的电阻R= 即可) 2V 0.4A=5,B错误。灯泡L的实际功率P=U1= 第4节焦耳定律 课内基础闯关 2V×0.4A=0.8W,C正确。定值电阻R的实际功 1.液面高度差的大小电阻电流 率PR=URI=4V×0.4A=1.6W,D错误。 2.3：44:3 10.C【解析】由图可知，两个电阻串联，电压表测R。两 端电压，电流表测电路中的电流。温度升高时，由表 3.0.6360 【解桥】灯泡正常发光时的电流二停 中数据可知，热敏电阻阻值变小，电路中总电阻变 小，因电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中电 。V=05A,通过电阻R的电流1R=1一1灯 流变大，即电流表示数变大；由欧姆定律可知，R。两 0.6A-0.5A=0.1A,电阻R消耗的电功率P=UI 端电压变大，即电压表示数变大，故A、B错误。根据 =6V×0.1A=0.6W;通电10min后电阻R产生的 欧姆定律可知，电压表示数与电流表示数的比值大 热量Q-W-P1=0.6W×10×60s=360J。 小等于定值电阻R。的阻值，因此当温度降低时，电 4.变大4.55.热7.2×10 压表示数与电流表示数的比值不变，故C正确。当 6.D【解析】养鸡场用电热孵化器孵小鸡，属于利用电 温度为30℃时，由表中数据可知，热敏电阻的阻值 热的例子，故A不符合题意。家里用电饭煲煮饭，此 U 为360，则电路的总功率P= 过程中电能转化为内能，属于利用电热的例子，故B R。+R 不符合题意。天气潮湿时，长期不用的家用电器隔一 (6V)3 2000+3600≈0.06W,故D错误。 段时间要通一次电，是为了利用电热来防潮，属于利 用电热的例子，故C不符合题意。由焦耳定律Q= 11.解：(1)闭合开关S,灯泡L正常发光，所以电源电压 IR!可知，电流、通电时间一定时，电阻越小，电流通 U=U=6V 过该电阻产生的热量越少，所以，用铝线或铜线作为 PL 3W 通过灯泡L的电流1L-元一6V=0.5A 芯线，而不用电阻更大的铁线，主要是为了减少电流 在电线上产生的电热，故D符合题意。 (2)通过R的电流1R=I-I=1.5A-0.5A=1A >课外拓展提高 R的电功率PR=UIR=6VX1A=6W 1.电阻减少2.0.1230 (3)电路消耗的电能W=UIu=6V×1.5A×2×60s 3.1.21:44:1【解析】由图甲可知，闭合S、S =1080J 时，R,与R2并联，A测干路中的电流，Az测通过R 12.解：(1)当S闭合，S、S2都断开时，R:、R3串联，此时 的电流，所以A,的示数大于A的示数，故A所选用 电路中的总电阻R。=R,十R,=10Ω十202=30Q 的测量范围为0~3A,其示数I=1.5A,A2所选用的 则电源电压U=IRe=0.4A×302=12V 测量范围为0~0.6A,其示数I2=0.3A。故通过R (2)当S、S闭合，S断开时，R,被短路，此时电路为 的电流为I1=I一I2=1.5A一0.3A=1.2A,则R,与 U 12V R,的简单电路，电流表的示数1，一反=200 R的阻值之比RR-只：只-，：-03A: 0.6A 1.2A=1:4,相同时间内两个电阻产生的热量之比 (3)当S、S、S2均闭合时，R,被短路，R,、R,并联，则 U2(12V)2 Q1:Q2 R,消耗的功率P,=R=30Q =4.8W U4,=RR=41. R R2 4.C R消耗的功率P-=2 =7.2W 5.D【解析】图A中电阻串联，总电阻最大，图B中电 200 阻为R,图C中电阻为R2,图D中电阻并联，总电阻 电路消耗的功率P=P,+P。=4.8W+7.2W= U 12W 最小。根据Q=R可知，图D中电阻产生的热量最 第3节跨学科实践：为家庭节约用电提建议 多，水的温度最高。 巴实践专项训练 6.D【解析】由图甲可知，小灯泡的I-U图像是一条曲 1.LED白炽 线，由欧姆定律可知，其两端电压越大时，其阻值会越 2.解：(1)根据P=U1可得，这个家庭的电路的干路电 大，A错误。由图乙可知，开关S、S2都闭合时，小灯 6 九年级物理RJ版 泡与电阻R并联，电流表测干路电流，当电压为2V 专题四电功率有关的极值、范围计算 时，由图甲可知，通过小灯泡的电流I1=0.5A,通过 电阻R的电流IR=0.2A,则电流表的示数I=IL十 _U_12 1.解：(1)小灯泡的电阻RL=P=6W =240 IR=0.5A+0.2A=0.7A,B错误。电路消耗的总功 (2)开关S闭合，S、S,都断开且滑片移到中点时，小 率P=U1=2V×0.7A=1.4W,C错误。在1mim内 灯泡与变阻器串联，小灯泡正常发光，则电路中的电 电阻R产生的热量QR=IRt=UgIgt=2VX0.2A X60s=24J,D正确。 流1-是--0.5A 7.BC【解析】水吸收的热量Q假=c水m*△1=4.2X 变阻器两端的电压Ux=U-U1=36V-12V=24V 103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×103J, 0变_24V D错误。因为加热电阻放出的热量全部被水吸收，且 变阻器连人电路中的电阻Rx=子=0.5A=480 额定电压下电热水袋的功率和额定功率相等，所以电 变阻器的最大阻值R,=2R麦=2×482=962 热水袋的额定功率P=”=Q题=2.1X10」_ (3)当S、S、S都闭合时，小灯泡短路，定值电阻与变 210s 阻器并联。当变阻器连入电路中的电阻最大时，电路 1000W,C正确。由P=UI可得，电热水袋加热时通 消耗的功率最小，其最小功率 P1000W 过的电流1=元=220V≈4.5A,A错误。由P- P-R+-发+发-0+2 =67.5W 962 U 尺可得，电热水袋的加热电阻的阻值R一 = 2.解：(1)断开S,闭合S和S,滑片移到B端时，只有 灯泡接入电路中，此时灯泡正常发光，则电源电压U (220V)2 1000W=48.40,B正确。 =Ux=12V 8.解：(1)闭合S、断开S,只有R1接人电路中，则R, (2)将滑片移到B端，三个开关都闭合时，灯泡与R 的阻值 P题=6W 并联，通过灯泡的电流1L一-2V-0.5A R,-7-0.9A=100 U 12V R:工作100s产生的热量 通过R的电流1-元-200-0.6A Q1=IR11=(0.9A)2×102×100s=810J 电路中的总电流I=I十I1=0.5A十0.6A=1.1A (2)闭合S、S时，R1与R,并联，则R:两端的电压 1mim内电路消耗的电能W=U1=12V×1.1A× U,=U=9V 60s=792J 通过R,的电流 (3)断开S,闭合S和S2时，R,和R,串联，电压表测 1-瓷- R:两端的电压。当电压表的示数最大为3V时，电路 =0.5A 消耗的电功率最小，此时R,两端的电压U,=U一U、 ®核心素养提升 =12V-3V=9V 242364【解析】由图乙可知，只闭合开关S,电路 U9V 为R,的简单电路：只闭合开关S,电路为R:的简单 电路中的电流I'-=1,=尺-200-0.45A 电路；两个开关同时闭合，两个电阻并联在电路中。 电路消耗的最小功率P小=U'-12VX0.45A=5.4W R1=2002,R2=550Q,并联电路总电阻小于任何一 3.解：(1)灯泡正常发光时的电阻 U 个分电阻。根据P=一尺可知，两个开关同时闭 _0_(6V) RL一PR 3.6w=100 合时为高温挡，只闭合开关S时为中温挡，只闭合开 (2)当S闭合，S、S2断开，滑片P滑到中点时，灯泡与 U 关S时为低温挡。则中温挡功率为卫，一R 变阻器串联，变阻器连入电路中的电阻R。=R= (220V) 2000=242w,低温挡功率为P2=-2207 1 550 ×300=15n =88W,高温挡功率为P=P,十P,=242W+88W 电路中的总电阻Re=R1十R精=10n十152=252 -330W。满杯水的质量m*=P*V*-1.0X10kg/m P-3.6W ×330×10-m3=0.33kg,满杯水从20℃加热到 灯泡正常发光，则电路中的电流I==6V 98℃吸收的热量Q袋=c本m本△1=4.2X 0.6A 103J/(kg·℃)×0.33kg×(98℃-20℃)= 所以电源电压U=IR。=0.6A×25=15V 1.08108×10J,该电热水杯的加热效率为90%，则 (3)当S、S、S都闭合时，灯泡被短路，R。与变阻器并 消耗的电能w-2=108108X10J-1.2012X 联，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,此时通过 90% R。的电流 10J,需要的时间1一P露 W1.2012×103J =364s。 U 15V 330W 1。=R。-10 =1.5A 下册参考答案