第4节 焦耳定律大单元教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦焦耳定律，通过厨房电炉丝、短路加热钢管等生活现象导入，以电炉丝与导线发热差异设问，引导探究电流热效应影响因素，结合控制变量法实验（U形管液面高度差反映热量）及视频演示，构建从现象到规律再到应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，实验设计运用转换法和控制变量法，典例对比电熨斗（纯电阻）与电动机（非纯电阻）电路，深化能量观念。通过“想想议议”辨析额定功率与电阻关系，培养科学推理能力，助力学生提升探究与应用能力，为教师提供完整教学链条。

物理九年级全一册 •人教版2024 第4节 焦耳定律 第十八章 电功率 01 02 03 04 物理观念 理解电流通过导体产生热量是电能转化为热能过程，深化能量转化与守恒观念。明确焦耳定律的内容，掌握电流、电阻、通电时间与热量定量关系，能运用该定律解释相关热现象。 科学思维 通过实验探究，运用控制变量法归纳得出焦耳定律，培养逻辑推理与归纳总结能力。能区分电功与电热，理解纯电阻电路与非纯电阻电路中两者关系，提升科学思维的严谨性。 科学探究 经历“探究电流通过导体产生热量影响因素”实验过程，学会设计实验、选择器材、控制变量及观察记录。对实验数据进行分析处理，评估实验结果，培养科学探究与交流合作能力。。 科学态度与责任 在实验探究中，培养实事求是的科学态度，尊重实验事实与数据。 认识电流热效应的利弊，增强安全用电与合理利用电能的责任意识。 学习目标 教学重点 教学难点 1.焦耳定律的内容、公式及应用。 2.电流热效应在生活和生产中的应用与防止。 1.实验探究过程中，准确控制变量并分析实验结果。 2.理解电功与电热在不同电路中的关系，运用焦耳定律解决实际问题。 重点难点 电能是一种高效的清洁能源，可以用来烧烧水沏茶。 家居一角 厨房 课堂导入 电流流过导体产生热量，可以用来烧水做饭，甚至可以用来冶炼，你知道这是为什么吗？ 课堂导入 知识一 寻找用电器工作时的共同特点 用电器工作时： 用电器工作时都要消耗电能，哪怕是冰箱在工作，你时候无意摸到冰箱后背也会发热？ 探究新知 知识一 寻找用电器工作时的共同特点 　　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? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 探究新知 知识二 电流的热效应 （1）寻找以下用电器的共同特点 电烤箱、电热毯、电熨斗、电饭煲、暖风机、电烙铁等有什么共同点？ 电烤箱 电饭煲 电热毯 电暖风机 电熨斗 电烙铁 分析：用电器工作时都要消耗 能，工作时都会发热，在这个过程中， 能转化为 能。 （2）电流的热效应 电流通过导体时 能转化成 能，这种现象叫做电流的热效应。 电 内 电 内 电 1.电流的热效应 探究新知 知识二 电流的热效应 2. 探究影响电流的热效应的因素 【提出问题】电流通过导体时产生 热的多少跟什么因素有关? 【猜想及其依据】 （2）可能与导体的电阻有关。 因为导体在有电流通过时才会发热，所以电流通过导体时产生热的多少跟电流有关； （1）可能与通过导体的电流有关。 （3）可能与通电时间有关。 导线和电熨斗串联接入电路中，通过的电流是相同的，电熨斗很热、温度高，而导线几乎不热，因此电流产生的热可能与电阻有关。 由生活经验可知，用电器通电的时间越长，电流产生的热量也会越多。 演示实验： 探究新知 知识二 电流的热效应 【设计实验 】 （1）实验装置介绍（焦耳定律演示器） 透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。 （2）实验原理 如图所示，两个完全相同的透明容器中密封着空气，U形管中液面的高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。 探究新知 知识二 电流的热效应 （3）研究方法 ②转换法： ①控制变量法： 在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制两个物理量不变。 实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。 U形管液面的高度差越大，电流产生热量越多。 加热时 探究新知 知识二 电流的热效应 （4）实验电路图、器材如下所示： 为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。 （5）实验记录表 探究新知 知识二 电流的热效应 【进行实验】 （1）探究电流通过导体产生的热量跟电阻的关系 （2）探究电流通过导体产生的热量跟电流的关系 的分流作用， 将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路。闭合开关，通电一段时间，观察U形管液面高度差的变化。 在右方密封盒外并联一个5Ω的电阻R3，目的是改变通过盒内电阻的电流大小，由于R3 探究新知 知识二 电流的热效应 因此通过两个容器中电阻的电流不同：I1=2I2。从而研究电流通过导体产生的热量跟电流的关系。 闭合开关，通电一段时间后，观察U形管液面高度差的变化。 想一想：在这个电路中，为什么是I1=2I2？ 探究新知 知识二 电流的热效应 大 大 小 小 【分析论证 】 （1）分析实验步骤（1）可发现：在 和 相等的情况下， 越大，电流产生的热量越多。 电阻 电流 通电时间 探究新知 知识二 电流的热效应 （2）分析实验步骤（2）可发现：在 和 相等的情况下， 越大，电流产生的热量越多。 （3）分析实验步骤（3）可知： 在 和 相等的情况下， 越长，电流产生的热量越多。 电流 通电时间 通电时间 电流 电阻 电阻 归纳实验结论 （1）在 相同、 相同的情况下， 越大，这个电阻产生的热量越多。 （2）在 相同、 相同的情况下，通过一个电阻的 越大，这个电阻上产生的热量越多。 电流 电流 电阻 电阻 通电时间 通电时间 探究新知 知识二 电流的热效应 （3）在 相同、 相同的情况下， 越长，这个电阻产生的热量越多。 视频演示——《电流通过导体产生的热量跟电阻的关系》 视频演示——《电流通过导体产生的热量跟电流的关系》 电流 电阻 通电时间 探究新知 知识三 焦耳定律 焦耳定律：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，跟通电时间成正比。 Q =I2Rt 1J=1A2×1Ω×1s 热量用Q表示，单位是J 电流用I表示，单位是A 电阻用R表示，单位是Ω 通电时间用t表示，单位是s 焦耳（1818-1889） 探究新知 知识三 焦耳定律 电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？ 电炉丝通过导线接到电路中，流过导线的电流全部流过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等。但导线的电阻远小于电炉丝的电阻。 根据焦耳定律 Q＝I2Rt 可知，在相同时间内，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。 探究新知 知识三 焦耳定律 电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，那么电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q =W =UIt = I2Rt 探究新知 知识三 焦耳定律 若电流通过用电器，电能没有全部转化为内能，部分转化为其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就小于消耗的电能W。 即：Q ＜W。 探究新知 知识三 焦耳定律 典例：一只电熨斗接在220V的电路中，电熨斗的电阻为 110 Ω， 通电10 min产生多少热量? I = U R 解： = 220V 110Ω = 0.5A Q = I2Rt = (0.5A)2×110Ω×600s = 16500J 如果是一只额定电压为220V、线圈电阻为10Ω、额定功率为110W的电动机接在220V的电路中，通电10 min会产生多少热量? 消耗的电能：W总=Pt=110W×600s=66000 J 产生的热量：Q=I2Rt=(0.5A)2×10Ω×600s=1500 J 得到的机械能：W机=W总－Q=66000 J－1500 J=64500 J 正常工作时的电流：I = P U = 110W 220V = 0.5A 探究新知 知识三 焦耳定律 想想议议: 额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎矛盾，这是怎么回事? 前者前提条件是电压相同，虽说额定电功率大的灯泡电阻小，但此时该灯泡的电流较大；而后者说前提条件是电流相同，按照焦耳定律当然是电阻大的产生热量多。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。 探究新知 知识四 电热的利用和防止 1. 电热的利用 (1)电热器的工作原理：电流的热效应。 (2)电热器的主要结构：发热体。发热体是由导电性差、熔点高的电阻丝绕在绝缘体材料上做成的。其中，绝缘体材料可将电阻丝与电热器的外壳隔开，防止触电和漏电。 (3)常见家用电热器：电饭煲、电烙铁、电烤箱等。 探究新知 知识四 电热的利用和防止 2.电热的防止 (1)电热的危害 ①由于电流的热效应，会使用电器的温度过高，加速绝缘材料的老化，甚至可能烧坏用电器。 ②造成电能输送过程中的电能损失。 (2)防止电热危害的方法 ①安装散热风扇； ②安装散热片； ③安装散热窗。 探究新知 知识四 电热的利用和防止 大数据基地的散热设备 探究新知 1．如图所示的电路，已知电阻，。当开关闭合后，下列说法正确的是（   ） A．通过与的电流之比为 B．与两端电压之比为 C．与消耗的电功率之比为 D．与相同时间内产生的电热之比为 【答案】C 【详解】分析电路可知，当开关闭合后，与串联。 A．根据串联电流规律，通过与的电流相等，即通过与的电流之比为，故A错误； B．通过与的电流相等，根据，电压与电阻成正比，所以与两端电压之比为 故B错误； C．通过与的电流相等，根据，电功率和电阻成正比，所以与消耗的电功率之比为 故C正确； D．通过与的电流相等，根据，时间相同时，产生的电热与电阻成正比，所以与相同时间内产生的电热之比为 故D错误。 故选C。 课堂练习 2．如图为“探究焦耳定律”的实验装置。两个透明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。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且。下列说法正确的是（    ） A．闭合开关后，通过R1的电流小于R2的电流 B．闭合开关后，甲管中液面上升比乙快 C．该实验装置用于探究电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系 D．该实验用到了转换法和控制变量法 【答案】BD 【详解】A．因为R1、R2串联在电路中，根据串联电路电流处处相等的特点可知，闭合开关后，通过R1的电流等于R2的电流，故A错误； B．已知R1＞R2，通过的电流和通电时间相同，根据焦耳定律可知，R1产生的热量多。因为U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，R1所在容器中空气吸收的热量多，温度升高得快，所以甲管中液面上升比乙快，故B正确； C．该实验中两电阻丝串联，电流和通电时间相等，电阻不同，是用于探究电流和通电时间一定时，电热与电阻的关系，而不是电压和通电时间一定时，故C错误； D．通过U形管中液面的高度差反映密闭空气温度的变化，从而反映电阻丝产生热量的多少，运用了转换法；控制电流和通电时间相同，研究电热与电阻的关系，运用了控制变量法，故D正确。故选BD。 课堂练习 3．如图甲所示的电路中，电源电压恒为6V，灯泡L标有“6V  3W”，超导部件R1与流过它的电流I的关系如图乙所示。电路通电10s，灯泡L正常发光过程中，以下判断不正确的是（　　） A．R1的阻值为零 B．R1产生的电热为0J C．若R1被短接，L会变亮 D．L的实际功率为3W 【答案】C 【详解】AB．灯泡L标有“6V 3W”，由P=UI可知，灯泡的额定电流 已知电源电压恒为6V，所以电路中的最大电流为0.5A，由图乙可知，此时超导部件R1的阻值为零，因为超导部件R1的阻值为零，不会产生热量，即R1产生的电热为0J，故AB正确，不符合题意； C．此时超导部件R1的阻值为零，所以若R1被短接，L亮度不变，故C错误，符合题意； D．电源电压恒为6V，灯泡L正常发光，实际功率与额定功率相等，则L的实际功率为3W，故D正确，不符合题意。 故选C。 课堂练习 4．某型号的电热毯有高温、低温两个挡，其内部电路原理图如图所示。额定电压为220V，高温挡、低温挡的额定发热功率分别为100W、44W，R1、R2均为加热电阻且阻值不变。求： (1)该型号电热毯高温挡正常工作5min产生的热量； (2)加热电阻R1、R2的电阻值（结果保留整数）； (3)若在用电高峰实际电压为198V时，该型号电热毯用高温挡加热的实际发热功率。 【答案】(1)3×104J (2)1100Ω，864Ω (3)81W 【详解】（1）该型号电热毯高温挡正常工作5min产生的热量 （2）分析电路可知，只闭合开关S，单独工作，此时总电阻较大，根据，总功率较小，为低温挡，则电阻为 开关S、均闭合时，、并联，此时总电阻较小，根据，总功率较大，为高温挡，则此时功率为 则阻值为 （3）若在用电高峰实际电压为198V时，该型号电热毯用高温挡加热的实际发热功率为 课堂练习 5．如图所示电路，R1=6Ω，当S断开时，电流表的示数为1A； S闭合时，电流表的读数为1.5A，求： (1)电源电压； (2)R2的电阻； (3)1分钟内电流通过R2产生的热量。 【答案】(1)6V (2)12Ω (3)180J 【详解】（1）由电路图知，当开关断开时，电路为R1的简单电路，电源电压 （2）开关闭合时，两个电阻并联，电流表测干路的电流，据并联电路的电流特点知，通过R2的电流I2=I-I1=1.5A-1A=0.5A R2的阻值 （3）1分钟内电流通过R2产生的热量 课堂练习 焦 耳 定 律 电流的 热效应 电流通过导体时电能转化成内能的现象。 电流通过导体产生热的多少跟电流、 电阻、通电时间有关。 焦 耳 定 律 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， 跟通电时间成正比。 公式: Q=I2Rt  推导公式：Q=U2/Rt=UIt 适用于纯电阻电路。 电功W与电热Q：纯电阻电路中Q=W 非纯电阻电路中Q＜W 电热的利 用和防止 应用：电热器。防止：散热器等 课堂小结 1.基础性作业： 完成教材课后T1-T7习题，如关于焦耳定律计算、电流热效应现象分析的题目，加深对本节课基础知识的理解和掌握。 2.拓展性作业： 观察生活中利用电流热效应工作的电器和防止电流热效应危害的实例，分析其原理，并写一篇简短的报告。 布置作业 谢谢聆听 谢谢聆听 学习目标 Wxmm_9020230808 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 $