15.3 电流的热效应 焦耳定律 导学案-2025-2026学年苏科版物理九年级下册

九年级物理学科教案（学案） 15.3 电流的热效应 焦耳定律 第 1 个教案 学习目标： 1．知道电流的热效应及其应用。 2．通过探究，知道电热与哪些因素有关，知道运用控制变量法和转化法探究影响电热的因素。 3．知道焦耳定律内容、公式及进行相关问题的分析与计算。 学习重点： 1．实验探究电热和电阻、电流以及通电时间关系。 2．焦耳定律的内容，公式及简单计算。 学习难点：如何比较电流产生的热量多少；根据实验数据分析得出电流产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系。 温故知新 导引自学 1．电饭锅工作时，电饭锅与导线串联接到电路中，为什么电饭锅发热把米煮熟，而导线却几乎不发热？ 2．拿出家中电取暖器，通电发热，观察电阻丝的变化情况，思考：电流通过电取暖器，产生了什么效果？能量如何转化？ 交流质疑 精讲点拨 活动一：电流的热效应电热油汀 1．寻找以下用电器的共同特点，电饭锅、电烙铁、电熨斗、电热油汀等。 电饭锅 电熨斗 电烙铁 分析：用电器工作时都要消耗电能，都会 ，在这个过程中，将 能转化为 能。 2．电流的热效应 导体中有电流通过时会发热， 能转化为 能，这种现象称为 。 3．电热器 电饭煲、电热油汀、电水壶、电熨斗、电热蚊香工作时，将 能转化为 能。我们把这些电器统称为 。它们是利用 工作的。你能够列举出生活中还有哪些电热器？ 4．电流热效应的危害 手机，电视机，笔记本电脑在工作时也会发热，它们是电热器吗？为什么？ [来源:Zxxk.Com] 活动二：探究影响电流热效应的因素 1． 提出问题：电流通过导体产生的热量的多少和哪些因素有关？ 2．根据生活实例做出猜想： 3．实验设计： 如图所示，在保温性能较好的容器中安装一个电阻R，注入适量液体（如煤油或食用油），插入温度计（或温度传感器）。通电时，液体温度的升高量，可以反映电阻产生的热量。应用了　 　物理方法。 为便于比较，在三个相同的容器中分别注入 20mL 同种液体，三个电阻阻值分别为R1​=R2​=5Ω，R3​=10Ω。应用了　 　物理方法。 4．实验过程： （1）按图所示的电路图连接电路，S为单刀双掷开关。记录各容器中液体的初温。 （2）开关S接到a端，调节滑动变阻器R0，使电流表的示数为1A，分别在2min和4min时记录电阻R1所在容器中液体的温度。断开开关，分别算出液体升高的温度。 （3）开关S接到b端，调节滑动变阻器R0，使电流表的示数为0.5A，在第4min时分别记录电阻R2、R3所在容器中液体的温度。断开开关，分别算出液体升高的温度。 5．分析总结： ①在步骤（2）中，通过电阻R1​的电流一定，两次通电时间不同，液体升高的温度不同。由此你能得出当通过导体的电流和电阻相同时，电流产生的热量与　 有关，　 　，产生的热量越多。 ②在步骤（2）和步骤（3）中，阻值相同的电阻R1​、R2​通电时间（4min）相同，通过的电流不同，液体升高的温度不同。由此你能得出当电阻和通电时间相同时，电流产生的热量与　 的大小有关，　 　，产生的热量越多。 ③在步骤（3）中，阻值不同的电阻R2​、R3​通电时间相同，通过的电流相同，液体升高的温度不同。由此你能得出当通过导体的电流和通电时间相同时，电流产生的热量与　 大小有关，　 　，产生的热量越多。 活动三：焦耳定律 1. 内容：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。 2. 公式： Q = I2Rt  公式中各物理量及其单位：I 表示电流，单位是安培（A） ，R 表示电阻，单位是欧姆（Ω） t 表示时间，单位是秒（s） ，Q表示热量，单位是焦耳（J） 。 3．电热和电功的关系 （1）若电能全部转化为内能（纯电阻电路），电流所做功全部用来产生热量，则 （2）用电器工作时，只有一部分电能转化为内能（非纯电阻电路），产生的热量小于电流做的功。例如，电动机工作时大部分电能转化为机械能，此时只能根据焦耳定律计算电动机中电阻产生的热量。则 例1．一根100 Ω的电阻丝接入电路后，通过它的电流是0.2 A.求：通电10 s电阻丝产生的热量． 例2．一台电动机，额定电压为220V，额定电流为5A，电动机线圈电阻4Ω。求：（1）电动机正常工作10s时，电流做的功W；（2）电动机正常工作10s时，线圈产生的热量Q。 当堂反馈 拓展迁移 1．下列用电器中，属于利用电流的热效应工作的是 （ ） A．电饭煲 B．洗衣机 C．电冰箱 D．电视机 2．电熨斗通电一段时间后变得很烫，而连接电熨斗的导线却不怎么热，这主要是因为（ ） A．导线的绝缘皮隔热 B．通过导线的电流小于通过电熨斗的电流 C．导线散热比电熨斗快 D．导线的电阻远小于电熨斗电热丝的电阻 3．有额定电压、额定电功率均相同的电风扇、电烙铁、日光灯，各自在额定电压下正常工作相同的时间，比较它们产生热量的多少，结果是（ ） A．一样多　　　B．电风扇最多　　　 C．电烙铁最多　　　 D．日光灯最多 4．有2 A的电流通过一电阻器，在一定时间内产生一定的热量，如果电流增加到4A，在相同的时间内产生的热量是前者的 （ ） A．1/2倍　　　 B．1/4倍　 C．4倍　　　 　 D．2倍。　 5．一个20Ω 的电阻，通过的电流为0.5 A，则2 min内该电阻上消耗 J的电能，向外释放的热量为 J． 6．图为“探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关”的实验装置。将阻值分别为5Ω和10Ω的电热丝R1和R2，按如图方式接入电压为3V的电路中，则电流通过 　 　 Ω（选填“5”或“10”）电热丝产生的热量少；通电5min，R2产生的热量是 　 　 J。 7．小明和小红想利用如图所示的装置探究“导体产生的热量与电阻大小的关系”。两瓶煤油中都浸泡着一段金属丝，烧瓶甲中的金属丝是铜丝，电阻比较小，烧瓶乙中的金属丝是镍铬合金丝，电阻比较大。温度计显示煤油的温度。 （1）在这个实验中，电流通过导体产生热量的多少，是通过 　 　 的大小体现出来。 （2）小红问小明“水比较容易获得，干嘛不用水代替煤油”。对于这个问题，小明与他的同学给出了下列四种答案，你认为合理的是 　 　 。 A.因为煤油有颜色便于观察 B.因为煤油有比较大的热值 C.因为煤油有比较小的密度 D.因为煤油有比较小的比热容 （3）通电时间相同时，两支玻璃管内煤油上升较高的是 　 　 （填甲或乙）瓶。由此可知，在通电时间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越 　 　 。 （4）上述实验常用的研究物理问题的方法是 　 　 。（填一种即可） 8.一只电烙铁的规格为“220V 1100W”，请回答下列问题： （1）该电烙铁正常工作时的电流为多少？ （2）该电烙铁的电阻为多少？[来源:学+科+网] （3）在额定电压下通电10min产生多少热量？ 学后反思：通过今天的学习，你收获了哪些，感悟到了什么？ 课后作业： 1．下列家用电器中，利用电流热效应工作的是（ ） A. 电熨斗           B. 电冰箱           C. 电风扇            D. 电视机 2．电流热效应在日常生活中被广泛应用，但有时它也会给我们带来危害，下列情况中不属于防止电热危害的是（ ） A. 电视机的后盖有许多孔 B. 家电长时间停用，隔段时间应通电一次 C. 电动机外壳有许多散热片 D. 电脑主板的CPU 上有小风扇 3．如果电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220 V 60 W”的字样，它们都在额定电压下工作相同时间，则下列说法不正确的是（ ） A. 消耗的电能一样多 B. 电流做的功一样多 C. 产生的热量一样多 D. 电烙铁产生的热量最多 4．照明电路中的白炽灯的灯丝往往在下列哪种情况下最容易烧断（ ） A. 长时间通电 B. 通电一瞬间 C. 断电一瞬间 D. 灯座发生短路时 5．用甲、乙两个电热器分别给两杯条件相同的水加热，加热相同的时间，若用甲加热的那杯水比用乙加热的那杯水先沸腾，则说明（ ） A. 甲的电阻比乙的电阻大 B. 甲两端的电压比乙两端的电压大 C. 通过甲的电流比通过乙的电流大 D. 甲的发热功率比乙的发热功率大 6．电热器是利用电流的_______效应来工作的．将阻值为4Ω的电热丝接入电路中，通过的电流为1A，在0.5min内产生的热量是____J. 7．一种家用电熨斗的规格为“220V 800W”。这种电熨斗内部电热丝的电阻是_______Ω，在额定电压下工作10min产生_____J的热量. 8．一台热水器接在220V的电路上，半小时内放出的热量为1. 584×106J，热水器内电热丝的电阻是_____Ω . 9．某课外小组的同学自制了一只电烙铁，额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率为_______W，在额定电压下通电10min产生___________J热量. 10．一台电动机的额定电压是220V，其电阻是1Ω，正常工作时，通过的电流为5A，则在10min内电动机输出的机械能为 　 　 J。 11．图甲是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置。 （1）小明同学研究该问题所建立的理想模型是：①电流通过电阻丝产生的电热全部被　 　 ；②加热过程中，液体没有对外放热。 （2）如图甲所示，将滑动变阻器调到阻值最大处的目的是　 　 ，在两个相同的烧瓶中应装有质量相等的　 　 （选填“同种”或“不同种”）液体，瓶中各放置一根电阻丝，且RA≠RB，闭合开关后，通过两段电阻丝中的电流是　 　 的，该装置可以探究　 　 。 （3）图乙是小明完成以上探究之后描绘出的两支温度计示数随时间变化的图象，分析图象可知，阻值较大的电阻丝是　 　 （选填“RA”或“RB”）。 （4）利用这套装置比较A、B两瓶中液体的比热容，为了使两种液体在一定时间内吸收的热量相等，必须满足的条件是RA、RB的阻值　 　 。实验中保持液体质量相同，闭合开关，通电一段时间后，分析乙图象可知，则　 　 （选填“A”或“B”）瓶中液体的比热容较小。 12．如图所示的电路中，R1＝6Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω，电源电压保持不变。当S1、S2都闭合时，电流表的示数是0.6A，求： (1)电源电压是多少?这时R2中的电流是多少? (2)当S1、S2都断开时，1分钟R1产生的热量是多少? 15.3．1第 4 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 九年级物理学科教案（学案） 15.3 电流的热效应 焦耳定律 第 2 个教案 学习目标： 1．理解焦耳定律，能应用公式变形得到焦耳定律变形公式，了解变形公式的适用条件。 2．选择合适的公式解决有关家庭电热器的问题。 3．了解芯片散热的科技进步。 学习重点：焦耳定律变形公式及其公式的使用条件。 学习难点：选择合适的公式求电热。 温故知新 导引自学 1．焦耳定律：表达式为：Q＝ ，电流通过导体做功，若电能全部转化为内能则：Q W。 2．串联电路中I一定，R越大单位时间内产生的热量越 。 并联电路中，U一定，R越小，I越大（I是平方倍增大）单位时间内产生的热量越 。 交流质疑 精讲点拨 活动一：焦耳定律变形公式及适用条件 1．纯电阻电路（电能全部转化为内能）： 2．非纯电阻电路（电能一小部分转化为内能）：， 例1．四个电阻分别为、、、。如图甲所示，电阻、串联后接在电压为U的电路中；如图乙所示，电阻、并联后也接在电压为U的电路中。已知=，=，>。 （1）电阻、在相同时间内哪个放出的热量多？ （2）电阻、在相同时间内哪个放出的热量多？ 例2．两只电阻，把它们串联起来接入电路中，在相同的时间内产生的热量之比是： 若把它们并联起来接入电路中，在相同时间内产生的热量之比的： 例3．一电动机线圈的电阻为1Ω，线圈两端所加的电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求：（1）电动机正常工作1min所消耗的电能是多少？ （2）电动机线圈每分钟产生的热量是多少？ （3）电动机正常工作1min所转化的机械能是多少？ 例4．某型号的电饭锅有两档，“1”挡是焖饭、保温，“2”挡是高温烧煮，其测试电路如图所示 （1） 若开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，串联在电路中的电流表示数分别是0.1A和5A，求电阻R0和R的阻值 （2） 当开关S置于“1”挡和“2”挡时，电饭锅的功率分别是多大？ 活动二：阅读生活 物理 社会“芯片的散热”了解芯片散热科技的进步 当堂反馈 拓展迁移 1．A、B两段电阻丝，材料、粗细都相同，长度，当它们串联在电路中时,在相同的时间内产生热量多的是 （ ） A．A电阻丝 B. B电阻丝 C. A、B一样多 D. 无法判断 2．假设所有导体都没有电阻，当用电器通电时，下列说法正确的是（ ） A．白炽灯仍然能发光　　 B．电动机仍然能转动　 C．电饭锅仍然能煮饭　 D．电熨斗仍然能熨烫衣服 3．要使电热器在单位时间发出的热量减少一半，可采用的方法是（ ） A.使其电阻减少一半，其两端电压不变 B.使加在两端的电压和其电阻减少一半 C.使通过它的电流减少一半，其电阻不变 D.使加在两端的电压减少一半，其电阻不变 4．电冰箱、电视机、电扇等用电器的后面分别装有铁片或制成空格状，这样做的目的是（ ） A．为了用电器的美观 B．为了防止用电器漏电 C．为了散发热量 D．为了节约用电器的制作材料 5．当导体电阻不变时，电流为2安时，产生的热量为Q，当电流增大到4安，在相同时间内产生的热量为：（ ） A. 2Q B. 4Q C. 8Q D. 16Q 6．如右图是直流电动机提升重物的示意图，电源电压为110V且保持不变，电路中的电流是5A，质量为50kg的重物在电动机带动下以0．9 m／s的速度匀速上升，不计各处摩擦，则电动机线圈的电阻是(g取10N／kg) （ ） A．2Ω B．4Ω C．10Ω D．22Ω 7．已知两电阻R1：R2=3：2，串联在电路中，两端的电压之比= ，相同时间里，R1和R2中电流做功之比= ，两电阻消耗的功率之比= ，在相同时间里产生热量之比= 。 8．已知两电阻R1：R2=3：2，并联在电路中，通过两电阻的电流之比= ，相同时间里，R1和R2中电流做功之比= ，两电阻消耗的功率之比= ，在相同时间里产生热量之比= 。 9．一台电烘箱，正常工作时，通过它的电阻丝的电流是4A，电阻丝的电阻是55Ω，通电1min可以产生 J的热量，消耗 J的电能。 10.有一台电动机，接在220V的电路中，通过的电流是5A，它里面线圈的电阻是2Ω，现通电1min以后，则电动机消耗了多少电能？有多少电能转化为内能？有多少电能转化为机械能？若电动机线圈被卡住不能转动，则1min以后有多少电能为机械能？有多少电能转化为内能？ 11．小华家买了一个家用的电吹风，其简化电路如图所示，部分技术参数如下表。电吹风正常工作。请回答如下问题。（1）当吹冷风时，通过电路中的电流多大？ （2）当吹热风时，通过电路的总电流多大？ （3）当吹热风时，正常工作5min消耗的电能是多少？ 额定电压 220V 额定功率 电动机：110W 电热丝电阻 44Ω 学后反思：通过今天的学习，你收获了哪些，感悟到了什么？ 课后作业： 1. 两根导线的电阻之比是3∶4，通过的电流之比是4∶3，在相同时间内两根导线中产生的热量之比为（ ） A. 1∶1 B. 4∶3 C. 3∶4 D. 16∶9 2．电阻R1与R2阻值之比是2: 3，把它们串联后接入电路，则在相同时间内电流通过R1、R2产生的热量之比是（ ） A. 2: 3 B. 3: 2 C. 9: 4 D. 4: 9 3．李刚同学想利用两阻值分别为R1，R2(R1>R2)的电阻丝各制作一个电热器.要使同质量的水升高相同温度所用时间最短，下列四种设计方案中最可行的是（ ） A. 两根电阻丝并联 B. 两根电阻丝串联 C. 单独用阻值为R1的阻值 D. 单独用阻值为R2的阻值 4．将阻值为40Ω的电阻丝接在电源两端，通电10min，电流产生的热量是1.5×103J，若将阻值为10Ω的电阻丝接入同一电源的两端，通电10min，电流产生的热量是（ ） A. 1.5×103J B. 3.75×103J C. 7.5×103J D. 6.0×103J 5．粗细均匀的电热丝放入水中，通电10min水开始沸腾；若将电阻丝对折并联后放入同一壶水中，通电到水开始沸腾，所需的时间是(不计一切热损失) （ ） A. 2.5min B. 5min C. 20min D. 40min 6．如图所示，R2=2R1，当开关S打开和闭合时，在相同时间内，电流通过电阻R1产生的热量之比为（ ） A. 1：3 B. 1：9 C. 3：1 D. 9：1 7．一电热器接到家庭电路中，每秒钟产生484J热量，则该用电热器的电阻为________Ω，通过电热器电流为____A。 8．某课外小组的同学自制了一只电烙铁，额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω.。它的额定功率为_______W，在额定电压下通电10min产生___________J热量。 9．一台电动机正常工作时线圈两端电压为380伏，线圈电阻为2Ω，线圈中电流为10A，这台电动机工作1s消耗电能为____，产生的热量为______. 10．电热饮水机有加热和保温两种工作状态（由机内温控开关S0自动控制），从说明书上收集到如下数据及如图所示的电路原理图，当温控开关R0断开时，饮水机处于　 　 工作状态；电热饮水机在加热状态下的工作电流为　 　 A． 额定电压 220V 加热功率 440W 保温功率 44W 11．某电饭锅内有R0＝44Ω、R＝2156Ω的两根电热丝，将它接入电路如图当S分别置于“1“挡和“2“挡时，　 　 挡是保温状态，当S接“2“挡时，电路中的电流大小是 　 A，通电100s电路产生的热量是 　 　 J。 12．如图所示，电动机M的线圈电阻为0.5Ω。当S断开时，电流表读数为0.4A；当S闭合时，电流表读数为2.4A，求： （1）电阻R为多大？ （2）电动机工作5min，电动机线圈产生了多少热量？ （3）电动机的机械功率为多大？ 13．学校科技小组的同学制作了一个简易三挡位的“小小电热宝”，如图所示，R1、R2都是发热电阻，电源电压保持36V。 （1）当S1闭合，S2接a端时为中温挡，电热宝的功率为18W，求R1的阻值是多少？ （2）当S1闭合，S2接b端时为高温挡，电热宝的功率为45W，求电路中的总电流和R2的电阻各是多少？ （3）电热宝在低温挡时，开关S1、S2各处于什么状态？ 14．如图甲所示的九阳豆浆机，由打浆和电热两部分装置构成。中间部位的打浆装置是电动机工作带动打浆刀头，将原料进行粉碎打浆；外部是一个金属圆环形状的电热装置，电热装置的简化电路图如图乙所示，开关S可切换加热和保温两种状态，R1、R2是发热电阻，豆浆机的主要参数如表。 请解答下列问题： （1）某次向豆浆机中加入黄豆和清水共1.0kg，打浆完成后浆的初温为40℃，加热该浆使其温度升高到100℃，需要吸收多少热量？[设该浆的比热容为4.0×103J/（kg•℃）] （2）电阻R1和R2的阻值分别为多大？ （3）该九阳豆浆机同时处于打浆和加热时，正常工作1min所消耗电能为多大？ 型号 额定电压 打浆装置 电热装置 JYP﹣P11S 220V 电机功率 加热功率 保温功率 180W 1000W 242W 15．感恩是中华民族的传统美德。感恩节时小莉同学将自己积攒的零用钱给奶奶买了一款足浴盆。这款足浴盆工作时的简化电路如图，它有加热功能和按摩功能。电动机线圈电阻为5Ω，加热电阻正常工作时电阻为48.4Ω，电源电压220V稳定不变。 （1）启动按摩功能时，电动机启动，通过电动机线圈的电流为0.1A，按摩15min，电动机线圈产生的热量是多少？ （2）加热电阻正常工作时的功率是多少？ （3）在足浴盆中加入质量为4kg、初温为25℃的水，加热升高至40℃，水吸收的热量为多少？若加热时间为315s，它的电加热效率为多少？[] 15.3.2第 4 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $