18.4 焦耳定律 课件-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦焦耳定律，包含电流热效应、规律探究及电热利用与防止。从生活中电饭锅等热效应实例导入，通过电炉丝与导线发热差异问题，以控制变量法和转换法实验为支架，构建现象到规律的认知脉络。 其亮点在于融合科学探究与物理观念，通过U形管液面变化反映热量的转换法实验，结合纯电阻（电热毯）与非纯电阻（电动机）电路模型，发展科学思维。学生能深化能量转化理解，教师可依托实验设计与分层练习提升教学效率。

最后我们来探究在电阻和通电时间一定时，电流产生的热量与电流大小的关系。电路设计如图所示，观察电路图可以得出，I3是总电流，I1和I2是支路电流。两支路电阻相等，所以支路电流也相等，因此I3等于2I1。我们将5欧电阻R4换成十欧电阻R3。再用这两根导线将十欧电阻R1与另10欧电阻R2并联起来。这样通过R3的电流，I3在R一与R2并联处会分成两支电流，I1和I2。因为R一等于R2，故I一等于I2，所以I3是I一的2倍。接通电路后，请同学们注意比较与R1R2相关联的两只U型管内液面高度差的变化情况。现在用夹子密闭两容器内的空气。接通电路。再断开电路，我们观察到与R3相连的这支U型管内液面高度差远大于与R一相连的这支U型管内液面高度差。由此得出，在电阻大小和通电时间相同的条件下，电流越大，产生的热量就越多。 电能转化为热能的现象在生活中无处不在，合理利用电热能为我们的生产生活带来便利，而科学防范不当电热则能守护安全。电热的利用早已融入日常与工业场景生活中，电饭煲通过电热丝发热煮熟食物，电暖气释放热量抵御寒冷，电热水器快速加热水源。这些设备都巧妙运用了焦耳之一，通过控制电阻、电流和通电时间，让电能高效转化为有用的热能。工业领域电焊利用高温电热熔化金属实现焊接，电熔炉通过电热冶炼金属，电热干燥箱精准控温烘干物料，大大提升了生产效率。这些应用让电热成为人类生产生活的好帮手。但不当电热也暗藏风险，需做好防范措施。电线过载时，电流过大产生过多热量，可能引燃绝缘层到，因此不能在一个插座上同时连接多个大功率电器，电器线路老化破损会导致短路瞬间产生的高温可能引发危险，需定期检查并更换老化线路。此外，电动机、电脑等精密设备工作时会产生多余电热，若不及时散热可能损坏云镜，因此这些设备都配备了散热风扇或散热片。家庭中电热毯使用后需及时断电，避免长时间通电过热引发火灾。工业生产中电气设备需安装过载保护装置，防止电热累积造成事故。电热的利用防止本质上是对能量转化的科学调控。只要我们遵循焦耳定律，合理设计设备，规范使用电器，就能让电热既服务于生活生产，又远离安全隐患。 把组织不同的电阻丝分别放在装有等质量煤油的烧瓶中用插有温度计的橡胶塞盖紧瓶口，观察煤油初始温度。把两个电阻串联起来，连在电路中。闭合开关，通电一段时间，观察两只温度计升高的温度。可知电阻大的瓶中没有温度高，且实践说明通电时间和电流相同时，电阻值大的导体产生的热量多。把组织相同的电阻丝分别放在装有等质量煤油的烧瓶中，并联连入电路，再将变阻器、电流表与各电阻串联，用以改变电阻中的电流大小。闭合开关，移动滑动变阻器，滑片是通过右屏中电阻丝的电流是左屏的2倍。断开开关观察两温度计的初温度，再闭合开关通电一段时间，观察温度计升高的温度。电流大的烧瓶中没由温度升高的更多。实验说明电阻和通电时间相同时，通过电流大的导体产生的热量多。 第十八章 电功率 第 四节 焦耳定律 九年级物理全册•人教版（2024新版） 生活中，许多用电器接通电源后，都伴有热现象发生。 导入 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 能量转化 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？ 想一想：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？ 电炉 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 两个透明容器中密闭的空气要求_____和_____都相同； 实验表明，在电流和通电时间相同的条件下，电阻阻值越大，电流通过电阻产生的热量越多。 实验表明，在电阻大小和通电时间相同的条件下，电流越大，产生的热量就越多。 焦耳自我介绍 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。这个规律叫做焦耳定律。 如果热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，通电时间用t表示，则焦耳定律为: 公式中的Q、I、R、t的 单位分别为J、A、Ω、s 。 焦耳定律 电热的利用与防止 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: 电热: 电功率: 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+W外） W=Q=UIt=Pt=I2Rt= U2 R t 电功: P=UI= =I2R= W t U2 R 电功率: W=UIt=Pt Q=I2Rt P=UI= t W 实验拓展 下列用电器中，利用电流的热效应的是（ ） A．电风扇 B．电饭锅 C．电视机 D．电动机 B 我要变优秀 下列各用电器均标有“220V 60w”字样，它们正常工作相同的时间发热最多的用电器是（ ） A．电视机 B．电风扇 C．电热毯 D．电灯 C 我要变优秀 当温度降到很低时，某些金属导体的电阻会突然消失，这种现象称为超导现象。假如所有导体都没有了电阻，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．电熨斗能熨烫衣服 B 我要变优秀 将两根火柴分别放在串联的两根电热丝R1和R2上，若R1＞R2，通电后问那根火柴先被点燃（ ） A．R1在上的火柴 B．同时点燃 C．在R2上的火柴 D．电熨斗能熨烫衣服 A 我要变优秀 将两根火柴分别放在并联的两根电热丝R1和R2上，若R1＞R2，通电后问那根火柴先被点燃（ ） A．R1在上的火柴 B．同时点燃 C．在R2上的火柴 D．电熨斗能熨烫衣服 C 一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量？ 我要变优秀 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 1.热量计算：Q =t =×5×60 = 6480J 2.现象原因：电炉丝电阻远大于导线电阻，根据Q=Rt，电流和时间相同，电炉丝产生的热量更多。 我要变优秀 一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中的电流为10A，若这台电动机正常工作1min，求： （1）消耗的电能W。 （2）产生的热量Q。 把一台电动机接入电压为220V的电路中，通过电动机的电流为5A，电动机线圈的电阻为2Ω，1min电动机消耗的电能为多少？通过线圈的电流产生的热量为多少？ 我要变优秀 一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大？在额定电压下通电10min产生多少热量？ 我要变优秀 下 课 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $现在我们再来探究在电流大小和通电时间一定时，电流产生的热量与电阻大小的关系。电路设计如图所示，将5欧电阻R4与10欧电阻R一串联起来。因为在串联电路中电流是处处相等的，所以I4等于I1。我们用这根导线将5欧电阻R4与10欧电阻R一串联起来，将这两个电阻接入电路。接通电路后，请注意比较两只U型管内液面高度差的变化。用夹子密闭容器内的空气。现在接通电路。在断开电路。我们观察到在相同时间内，五欧电阻这边的U型管两边内液面高度差，小于十欧电阻这边的U型管两管内的液面高度差。由此得出，在电流大小和通电时间相同的条件下，电阻阻值越大电流通过电阻产生的热量就越多。最后我们来探究在电阻和通电。 用电器工作时会产生热量。为了弄清这个问题，我们先来做个实验。这是一段电阻丝。这是一张普通卫生纸，将纸裹在电阻丝上。用导线将电阻丝连入电路，如果给电阻丝通电，请同学们仔细观察，看看有什么现象发生。现在接通电路。纸片燃烧了起来。 各位好，我是詹姆斯焦耳，一名英国物理学家。你可能听过以我命名的能量单位焦耳，而我最在意的研究之一正是电流通过导体时产生的热量，也就是后来被称作焦耳定律的内容。1841年我通过实验发现，导体产生的热量跟电流的平方、导体电阻和通电时间都成正比例，公式可以写成Q等于I22T这个规律让人们明白电和热之间存在着确定的能量转换关系，也为后来的电学应用打下了基础。对了，我做这些实验时可没少跟各种导线、电阻器打交道。就像你在图里看到的那些仪器，就是我当年研究的老伙计。 不知道你有没有过这样的情况，想要偷偷玩会儿电脑，又怕被父母发现而训斥。除了仔细记住鼠标键盘的摆放位置，还仔细倾听父母回家的脚步声。玩完电脑之后，不但要把鼠标键盘摆回原处，还要在电脑主机箱上盖条湿毛巾，就怕父母回到家发现机箱还是热的，又偷玩电脑。为什么电脑工作时会发热呢？这就是我们今天要说的电流的热效应。早在1841年，英国科学家焦耳便发现电流通过导体时会伴随着发热现象，科学家将这种现象叫做电流的热效应，简称电热。从能量的角度来看，电流热效应就是用电器通过电流做功的方式将电能转化成内能的过程，所以电热现象的本质是电能向内能的转化。电流的热效应在生活中非常普遍，从大功率的热水器到低能耗的白炽灯泡，从精密复杂的通讯手机到构造简单的铜丝导线，生活中所有的导体在有电流通过时都会发热，这是不可避免的。电流的热效应在生活中不仅很常见，而且还有很多应用。冬天取暖用的电暖器利用的是电流的热效应，烧水用的水壶利用的是电流的热效应，能烧出香喷喷米饭的电饭煲利用的还是电流的热效应，甚至连照明用的灯泡利用的依然是电流的热效应。不过凡事都有两面性，电流的热效应有时候也会给我们造成很多的麻烦。比如说长时间通电的导体，由于电流的热效应会放出大量的热，严重时会烧毁导线，很多的火灾就是由此发生的。手机和电脑大家都用过，工作时间久了温度升高，CPU的处理速度就会大幅下降。所以电脑机箱中的小风扇就是为了给电脑散热用的。原来不仅我们怕热，用电器也怕热。所以怎样更好的利用电流的热效应，更多的减少它造成的弊端，将是摆在我们面前的又一难题。同学们好好加油吧，说不定解决这个难题的人就是你。