第三节 电流的热效应（表格式教学设计）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电流热效应及焦耳定律，通过电暖器、电烤箱等生活实例导入，提问热量来源与电热丝、导线发热差异，联系电功、电功率知识，搭建前后知识脉络，明确探究目标。 亮点在于实验探究中深度运用控制变量法和转换法，如用U形管液面差比较热量，培养科学探究与科学思维能力。结合生活实例渗透安全用电意识，体现科学态度与责任。课堂练习融入中考真题，助力学生巩固应用，为教师提供丰富教学资源。

第三节 电流的热效应（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第三节 电流的热效应 教学 目标 物理观念 理解电流热效应，掌握焦耳定律，区分纯电阻与非纯电阻电路的能量变化 科学思维 运用控制变量法分析影响因素，通过实验数据归纳定量关系 科学探究 设计并完成探究实验，分析数据得出结论，体会科学方法 科学态度 与责任 认识热效应的利弊，树立安全用电、节能意识，了解科学家探究历程 教材 分析 《电流的热效应》是北师大2024版九年级全一册第十三章第三节内容，属于“电功和电功率”知识板块。电流的热效应是电能转化为内能的典型现象，在生活中应用广泛（如电暖器、电烤箱等），也存在因热效应引发的安全问题（如电器过热损坏、火灾隐患）。本节内容是对电功、电功率知识的深化拓展，既承接电能转化的概念，又为后续理解家庭电路安全、电器使用规范奠定基础。教材通过实验探究“影响电流热效应的因素”，引导学生经历科学探究过程，构建焦耳定律，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，有助于培养学生科学探究能力和应用物理知识解决实际问题的能力。 学情 分析 九年级学生已掌握电流、电压、电阻、电功、电功率等基础知识，具备一定观察和逻辑推理能力，但对“电流热效应与哪些因素有关”的抽象逻辑关系理解需引导。他们对生活中电流热效应现象（如电热水壶烧水、电器发热）有感性认识，却难深入分析本质。在科学探究方面，学生能参与实验操作，但设计实验、控制变量、分析复杂数据的能力待提升。教学中需结合生活实例激发兴趣，通过直观实验和逻辑推导，帮助学生突破“多因素影响”的探究难点，理解焦耳定律的物理意义，同时联系实际培养安全用电意识。 教学 重点 1. 焦耳定律的内容、公式Q=I2Rt及应用。 2. 电流热效应的概念及影响因素。 教学 难点 1. 控制变量法和转换法在探究“电流热效应影响因素”实验中的具体运用。 2. 焦耳定律的推导及适用条件（纯电阻与非纯电阻电路的区别）。 教学 器材 电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器、开关、导线 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 展示电暖器、电烤箱、电热水壶工作图 【提问】这些用电器工作时都会发热，热量从哪里来？为什么电热丝发热多，导线发热少？ 【引导回答】电能→内能，电流的热效应 1. 观看视频，描述现象。 2. 回忆电功、电功率的概念。 3. 明确探究目标。。 学习新课 一、实验探究：影响电流热效应 【提出问题】电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关？ 【猜想与假设】可能跟导体的电流、电阻、通电时间有关 【实验设计】我们可以给电阻丝通电，并加热空气，通过U形管液面高度差比较电流产生的热量。 【实验器材】电源、焦耳定律演示器、电流表、滑动变阻器、开关、导线 【实验步骤】 探究通电时间的影响：同一电热丝（R不变），同一电流（I不变），通电不同时间，对比U形管液面高度差； 探究电阻的影响：不同阻值的电热丝，同一电流、同一时间，对比U形管液面高度差； 探究电流的影响：同一电热丝，用滑动变阻器改变电流，通电同一时间，对比U形管液面高度差。 【实验结论】 结论一：在电阻与电流相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多。 结论二：在电流与通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多。 结论三：在电阻与通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多。 【典例1】（2024秋•北京西城区月考）在如图所示的家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　） A．电熨斗 B．台式电风扇 C．电视机 D．笔记本电脑 【答案】A 【解析】A、电熨斗是将电能转化为热能，利用的是电流的热效应，故A正确； B、台式电风扇主要将电能转化为机械能，故B错误； CD、电视机和笔记本电脑主要将电能转化光能和声能，故CD错误。故选：A。 【典例2】（2025•北京期末）如图甲，规格相同的玻璃杯装了相同质量的水，将阻值不同的两根电阻丝R1和R2与电源、开关接成电路，忽略散热，得到图乙所示的水温与加热时间的图线，则下列叙述正确的是（　　） A．两个加热器，R1＜R2 B．由图乙可知：比热容c甲＞c乙 C．加热相同时间，两杯水吸收的相同热量 D．甲杯水在2min内吸收的热量，与乙杯水在3min内吸收的热量相同 【答案】D 【解析】A．规格相同的玻璃杯装了相同质量的水，2min末甲温度高，说明R1产生的电热多；由电路图可知，两电阻丝串联，通过它们的电流I与通电时间t相等，由Q＝I2Rt可知，在电流与通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多，所以，R1＞R2，故A错误； B．甲、乙两容器中都是水，且状态相同，则两杯水的比热容相同，故B错误； C．实验中，用不同加热器加热，相同时间内，加热器放出的热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同，故C错误； D．由图乙可知，甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min升高的温度相同，且两杯水的质量相同，根据Q吸＝cmΔt可知，它们吸收的热量相同，故D正确。 故选：D。 1. 明确实验目的与方法。 2. 观察电路图，理解元件连接方式。 3. 小组合作连接电路。 4. 按步骤测量并记录数据。 学习新课 二、电流与电阻的关系 探究二、焦耳定律 【定义】电流通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，跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。 【公式】Q=I2Rt，1J=1A2·Ω·s（适用于任何用电器的热量计算） 【推导公式】依据U=IR→Q=UIt；依据I=U/R→（适用于纯电阻电路） 【课堂延伸】纯电阻电路：电能全部转化为内能的电路（Q=W），且I=U/R，如电暖器，电饭锅，电炉子等。 【概念辨析】分别从能量转化、电流表达式、原因、消耗电能、电流生热、电能与电热的关系、实例等方面，对电能和电热的关系进行对比，巩固概念。 【电热的利用】 实例：电热蚊香器、电熨斗、电烤箱、利用电热孵化器孵小鸡等 优点：清洁卫生、热效率高，控制方便 【电热的防止】 实例：笔记本散热孔、电动机散热片、散热风扇（设法散热），高压输电（减少产生的热量） 危害：绝缘材料迅速老化、损坏，严重的甚至引起火灾，要通风散热。 【典例3】（2025•北京西城区期末）实验桌上有如下器材：符合实验要求的电源、滑动变阻器、开关各一个，导线若干，两个完全相同的保温容器。容器内部分别装有质量相等的煤油和水、完全相同的温度计、阻值不变的加热电阻丝R1和R2。电路连接如图所示。 （1）利用本装置比较水和煤油的吸热情况时，为了让水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，应使R1　 　 R2（选填“＝”或“≠”）。 （2）若要验证“电流产生的热量跟电阻的阻值大小有关”，则需要对本装置做出的改变有： ①应使R1　 　 R2（选填“＝”或“≠”）； ②两个容器内应分别装入 　 　 。 ③实验时，通过 　 　 反映电流通过导体时产生热量的多少。 【答案】（1）＝；（2）①≠；②质量相等的煤油；③温度计示数的变化。 【解析】（1）图中两电阻丝串联，由串联电路电流的规律，通过两电阻丝的电流和通电时间相同，根据Q＝I2Rt，为了让水和煤油在相同时间内吸收的热量相同，应使R1＝R2； （2）若要验证“电流产生的热量跟电阻的阻值大小有关”，要控制电流和通电时间相同，只改变电阻大小，则需要对本装置做出的改变有：①应使R1≠R2； ②根据Δt，因水的比热容比煤油大，质量相同的水和煤油吸收相同的热量，煤油升温明显，故两个容器内应分别装入质量相等的煤油； ③电流通过电热丝产生热量的多少不能直接观察，电热丝产生的热量通过容器内温度计的示数的变化来反映。 1. 明确新实验的目标与变量控制。 2. 小组协作完成电阻更换。 3. 准确记录多组数据。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（2025•北京·中考真题）下列用电器中，利用电流热效应工作的是（　　） A．电热水壶 B．吸尘器 C．电冰箱 D．电视机 【答案】A 【解析】A、电热水壶是利用电流的热效应来工作的，故A符合题意； B、吸尘器中的电动机主要把电能转化为机械能，故B不符合题意； C、电冰箱是一种制冷电器，不是利用电流的热效应，故C不符合题意； D、电视机主要把电能转化为声能和光能，故D不符合题意。故选：A。 2．（2025•山东济南·中考真题）现代社会人们的生活越来越离不开电，下列电器工作时主要利用了电流热效应的是（　　） A．电风扇 B．电铃 C．电烤箱 D．电冰箱 【答案】C 【解析】A、电风扇工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故A错误； B、电铃工作时注意把电能转化为机械能，不是利用电流热效应工作的，故B错误； C、电烤箱工作时把电能全部转化内能，是利用电流的热效应工作的，故C正确； D、电动机将电能转换为机械能，驱动压缩机运转，不是利用电流热效应工作的，故D错误。故选：C。 3．（2025•北京西城区期末）小明在一次野炊活动中，将中间剪得较窄的口香糖锡箔纸（可看做导体）接在干电池正负两极上，如图所示，锡箔纸较窄处最先燃烧。长度相同的锡箔纸较宽处与较窄处相比较，下列判断正确的是（　　） A． 较窄处电阻较小 B．较窄处电流较大 C．较窄处电压较大 D．较窄处电功率较小 【答案】C 【解析】A、材料和长度相同时，导体越细，电阻越大，所以锡箔纸较窄处电阻较大，故A错误； B、锡箔纸串联在电路中，因串联电路中各处的电流相等，所以通过整个锡箔纸的电流相等，故B错误； C、电流相等，由U＝IR可知，锡箔纸较窄处电阻大，电压较大，故C正确； D、电流相等，由P＝UI可知，锡箔纸较窄处电压大，电功率较大，故D错误。故选：C。 4．（2025•北京房山区期末）如图所示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手，下列解释正确的是（　　） A．通过导线的电流比通过电炉丝的电流小得多 B．导线的电阻比电炉丝的电阻大得多 C．导线的电功率比电炉丝的电功率小得多 D．电流通过导线时没有产生热效应 【答案】C 【解析】A、电炉在使用时，电炉丝和导线串联，通过它们的电流相等，故A错误； B、电炉丝的电阻比导线的电阻大得多，故B错误； C、通电时间t和电流相同，由于R电炉丝＞R导线，根据Q＝I2Rt可知，电流产生的热量：Q电炉丝＞Q导线，根据P可知：P电炉丝＞P导线，故C正确； D、电流通过导线时产生热量，是热效应，故D错误。故选：C。 5．（2024秋•北京海淀区期末）如图所示，电源两端电压保持不变，R1和R2均为定值电阻，且R1＞R2。闭合开关S，下列判断正确的是（　　） A．电阻R1两端的电压较大 B．通过电阻R1的电流较大 C．通过电阻R2的电流做功较快 D．相同时间内两电阻产生的热量一样多 【答案】C 【解析】A、由电路图知，闭合开关S，两电阻并联，由并联电路的电压规律知，两电阻两端电压相等，故A错误； B、两电阻两端电压相等，且R1＞R2，由I可知，通过R2的电流较大，故B错误； C、两电阻两端电压相等，且通过R2的电流较大，由P＝UI知，R2的电功率较大，即电流通过R2做功较快，C正确； D、R2的电功率较大，由Q＝W＝Pt知，相同时间，电流通过R2产生热量较多，故D错误。故选：C。 6．（2024•北京房山区期末）如图所示，把两个定值电阻R1、R2放入完全相同的烧瓶中，烧瓶中装有初温相同的煤油，甲烧瓶中煤油的质量大于乙烧瓶中煤油的质量。甲、乙装置串联在电路中通电一段时间后，甲图中温度计示数高于乙图中温度计示数。若将R1、R2并联在电路中通电一段时间后，下列说法正确的是（　　） A．通过R1的电流等于通过R2的电流 B．R1两端的电压小于R2两端的电压 C．R1的电功率大于R2的电功率 D．R1产生的热量小于R2产生的热量 【答案】D 【解析】A．甲烧瓶中煤油的质量大于乙烧瓶中煤油的质量，甲、乙装置串联在电路中通电一段时间后，甲图中温度计示数高于乙图中温度计示数，由Q＝cmΔt 可知，甲中煤油吸收的热量更多， 结合串联电路的电流关系、焦耳定律Q＝I2Rt可知，甲中电阻即R1的电阻大于乙中电阻即R2的电阻，将R1、R2并联在电路中，电压相等，由可知，通过R1的电流小于通过R2的电流，故A错误； B．并联电路支路电压相等，故B错误； C．两电阻电压相等，通过R1的电流小于通过R2的电流，由P＝UI可知R1的电功率小于R2的电功率，故C错误； D．R1的电阻大于R2的电阻，由 可知，R1产生的热量小于R2产生的热量，故D正确。 故选：D。 7．（2025•北京东城区期末）如图甲所示的电热杯垫有加热和保温两个挡位，内部简化电路如图乙所示，R1、R2为加热电阻丝（忽略温度对电阻的影响），已知电源电压U＝10V且保持不变，R1＝10Ω，当电热杯垫处于加热挡时，其功率为30W。下列说法正确的是（　　） A．开关S1、S2闭合时，电热杯垫处于保温挡 B．当电热杯垫处于加热挡时，加热电阻丝R1的功率为20W C．当电热杯垫处于保温挡时，工作30min产生的热量为300J D．加热电阻丝R2的阻值为5Ω 【答案】D 【解析】A、由图乙可知，当开关S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联的电路的电阻特点可知，此时电路中的总电阻最小，由P可知，电路中的总功率最大，电热杯垫处于加热挡，当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电热杯垫处于保温挡，故A错误； BC、当电热杯垫处于加热挡时，加热电阻丝R1的功率为： P110W，故B错误； 由于保温时只有R1工作，所以保温挡的电功率就等于加热电阻丝R1的功率，即P保温＝P1＝10W， 保温挡工作10min，产生的热量：Q＝W＝P保温t＝10W×30×60s＝18000J，故C错误； D、R2的电功率：P2＝P加热﹣P保温＝30W﹣10W＝20W， 由P可知，R2的阻值：R25Ω，故D正确。故选：D。 8．（2025•江苏盐城中考真题）电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，但连接电炉的导线却不怎么热。电路中，通过导线与电阻丝的电流　 　 ，而导线电阻远　 　 电阻丝电阻，使导线在相同时间内产生的热量很　 　 。 【答案】相同；小于；小 【解析】电路中的电阻丝和导线串联，电流相同，但是导线的电阻远远小于电阻丝的电阻，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知：在通电时间一定时，导线产生的热量小于电阻丝产生的热量。 9．（2025•广东中考真题）如图所示实验，实验前已调好器材，实验过程中通过电阻R1、R2的电流 　　 （选填“相等”或“不相等”）；观察U形管内液面高度差可知 　 （选填“R1”或“R2”）产生的热量较多；要使液面高度差变化更快，可将滑动变阻器的滑片P向 　 　 滑动。 【答案】相等；R2；右。 【解析】两个电阻串联，电流相等；电阻越大，产生的热量越多，所以观察U形管内液面高度差可知R2产生的热量较多；要使液面高度差变化更快，可将滑动变阻器的滑片P向右滑动，增大电流。 10．（2024秋•北京石景山区期末）小石利用图所示的装置“探究电流产生的热量与哪些因素有关”。实验桌上有甲、乙两个完全相同的烧瓶，装有质量相等、初温相同的煤油和阻值一定的电阻丝，并分别插入完全相同的温度计，可以用秒表记时。 请完成下列问题： （1）小石猜想“电流通过电阻产生的热量跟电阻大小有关”，下面现象支持他的猜想的是 　 ； A.接线板上同时接入的用电器越多，导线越容易发热 B.电炉丝工作时热得发红，而与之相连的导线却不怎么热 C.将“12V 6W”的灯泡接在不同电压下，灯泡的亮度不同 （2）该实验中，用 　 　 来反映电流通过电阻产生热量的多少； （3）实验中甲、乙两个烧瓶内的电阻丝串联，目的是 　 　 ； 为了完成小石的探究目的，甲烧瓶装有R1＝5Ω的电阻丝，乙烧瓶中的电阻值应为R2＝ 　 　 Ω（可提供5Ω和10Ω的电阻丝）。 【答案】（1）B； （2）温度计示数的变化量； （3）使通过两电阻丝的电流相等；10。 【解析】（1）A．接线板上同时接入的用电器越多，通过导线的电流越大，导线越容易发热，故A不符合题意； B．电炉丝工作时热得发红，而与之相连的导线却不怎么热，是由于电流与通电时间相同，电炉丝的电阻较大，电炉丝产生的热量多，故B符合题意； C．正常工作时，“36V 54W”灯泡比“12V 6W”的灯泡亮，是因为实际电功率越大，灯泡越亮，故C不符合题意。 故选：B。 （2）由转换法，实验中用温度计示数的变化量来反映电流通过电阻产生热量的多少，温度计示数的变化量越大，电阻产生的热量越多。 （3）根据控制变量法可知，实验中甲、乙两个烧瓶内的电阻丝串联，目的是使通过两电阻丝的电流相等。 小石想探究“电流通过电阻产生的热量跟电阻大小是否有关”，根据控制变量法可知，应控制电流和通电时间相同，而电阻不同，故乙烧瓶中的电阻值应为10Ω。 板 书 设 计 第3节 探究电流与电压、电阻的关系 一、概念：电流→导体→电能→内能（电流的热效应） 二、探究： 1.猜想：Q与I、R、t有关； 2.结论：同条件下，t越长，R越大，I越大，Q越多 三、焦耳定律 1.内容：Q与I2、R、t成正比 2.公式：Q=I2Rt（I：A，R：Ω，t：s，Q：J） 四、应用与防护 1.应用：电暖器、电熨斗 2.防护：散热孔、排风扇 课 堂 小 结 第三节 电流的热效应 作 业 教 学 反 思 1. 你对电流的热效应概念是否清晰？能准确举例说明生活中的利用与防止实例吗？ 2. 焦耳定律的公式Q=I2Rt及适用条件是否掌握？在计算时是否能正确选择公式？ 3. 探究影响电流热效应因素的实验中，控制变量法和转换法的运用是否理解？实验现象与结论的关联是否清晰？ 4. 纯电阻电路与非纯电阻电路的区别是否清楚？解题时是否会混淆两者的公式应用？ 5. 学习本节内容后，你对安全用电（如避免电器过热）有哪些新的认识？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $