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

该初中物理课件围绕电流的热效应与焦耳定律展开，通过手机发烫、取暖器发热等生活现象导入，引导学生分析能量转化，进而探究影响电热的因素，建立焦耳定律，辨析纯电阻与非纯电阻电路关系，结合芯片散热、高低温档等实际应用构建知识体系。 其亮点在于以科学探究为主线，用控制变量法和转化法设计实验，培养科学思维与探究能力，结合生活实例如芯片散热、电饭锅档位分析，渗透科学态度与责任。通过问题链引导和分层练习，帮助学生深化物理观念，教师可高效开展概念教学与应用拓展。

导入新课 手机 取暖器 长时间使用手机看视频、玩游戏等容易造成手机发烫；取暖器可以发热，从而给人取暖；想一想，它们都有什么共同点？ 电能 ↓ 伴有热现象产生 电能 → 内能 苏科版（2024）九年级上册物理 第十五章 电功和电热 第 三 课 电流的热效应 焦耳定律 第1课时 1.电流的热效应： 一、电流的热效应 你见过这些用电器吗？ 导体中有电流通过时会发热，电能转化为内能，这种现象称为电流的热效应。 电饭锅 电烙铁 电熨斗 电热油汀 想一想，它们有什么共同点？ 电能 → 内能 用电器工作时都要消耗电能，都会发热，在这个过程中，电能转化为内能。 2.电热器： 一、电流的热效应 利用电流的热效应来工作的用电器。 原理: 电流的热效应 主要部件： 发热体是由电阻率大、 熔点高的材料做成的 发热体 3. 电流热效应的危害 电流热效应也有不利甚至有害的一面。例如，手机、计算机、电视机等用电器，工作时由于电流热效应而发热，不仅浪费电能，还可能会因温度过高而损坏，甚至会引发安全隐患。 二、焦耳定律 通电导体产生热量Q的多少可能与哪些因素有关? 猜一猜： 1. 探究影响电流热效应的因素 （1）、电热器只有在通电发热，不通电不发热。 〖可能与电流有关，I 越大，Q越大〗 （2）、发热体温度很高，而导线却几乎不发热。 〖可能与电阻有关，R越大，Q越大〗 （3）、同一电热器，通电时间越长，发热越多。 〖可能与时间有关，t 越大，Q越大〗 电饭锅是通过导线接入电路的。通电时，内部发热体温度很高，而导线却几乎不发热。 想一想 二、焦耳定律 1.实验需采用哪种研究方法？ 控制变量法 ①.保持I、t一定，探究Q与R的关系 ②.保持R、t一定，探究Q与I的关系 2.如何反映电热的大小？ （转化法） 通过液体温度的变化来比较产生热量的多少 要想现象明显，温度变化应 。 应选择 (水/煤油)。 快 煤油 【活动1】 探究电热Q与电流I的关系 【结论1】 控制导体的电阻R和通电时间t相同 1.需要控制哪些物理量不变？ 2.滑动变阻器的作用？ 改变电阻丝的电流 电阻，通电时间一定时，电流越大，导体产生的热量越多。 探究电热与电阻R的关系 【活动2】 1.需要控制哪些物理量不变？ 控制通过导体的电流I和通电时间t相同 2.如何控制电流相同? 选用两段阻值不等的电阻丝R1和R2分别安装在两个相同装置中，然后将它们串联接入电路 电流，通电时间一定时，电阻越大，导体产生的热量越多。 【结论2】 探究电热与时间t的关系 【活动3】 1.需要控制哪些物理量不变？ 控制通过导体的电流I和电阻R相同 【结论3】 电流，电阻一定时，通电时间越长，导体产生的热量越多。 实验结论 实验表明，电流越大，电阻越大，通电时间越长，导体产生的热量越多。 Q与I、R、t之间存在何种定量关系呢？ 气体的热胀冷缩 拓展 1.图中实验如何反映电热的大小？ U型管中液面高度的变化， 反应了温度的变化。液面高度变化越大，说明空气的温度变化越大，即电流产生的热量越多。 二、焦耳定律 2.图中实验如何探究电热与电流I的关系？ 什么电路？ 二、焦耳定律 2. 焦耳定律 电流通过导体所产生的热量(Q)和电流的二次方(I2)成正比，跟导体的电阻(R)成正比，跟通电时间(t)也成正比 公式： Q= I2 R t 1 J = 1 A2·Ω·s 单位： 焦（J) 【说明】 A.落实Q与R、I、t的单位“统一性”原则。 B.实验定律普遍适用于各种电路电热计算。 物理意义： 1 Ω的电阻通过1 A的电流时， 1s内产生的热量为1 J 揭示了电热的计算方法。 【辨析】 二、焦耳定律 电功与与电热的关系（W与Q的关系） 电热：Q = I2Rt 电能 用电器 W=UIt 电功：W = UIt W和Q有什么关系呢？ 全部电能内能 ①在纯电阻电路(电热器电路)中： W = Q： = UIt = W = Q = I2Rt 三式通用! ②在非纯电阻电路中： 部分电能内能 W > Q： W = UIt Q = I2Rt 电功、电能 电热、内能 芯片体积小、内部元件密集，电流产生的热量不易散发。如果不采取有效的散热措施，芯片会因温度过高而影响工作性能甚至损坏。 （1）芯片的散热方法 计算机的中央处理器（CPU）芯片、显卡的图形处理器（GPU）芯片，通常都装有散热器。 散热器一般由电扇和散热片组成。CPU或GPU芯片通过导热性能良好的铜片与散热片接触，产生的热量能迅速传导到散热片上。散热片与空气的接触面积大，加之电扇对其吹风，促进空气流通，从而达到散热的目的，将芯片的工作温度控制在允许范围内。 芯片的散热 （2）超薄计算机、手机的散热方法 随着新材料和新技术的应用，超薄计算机、手机等小型电子设备芯片的散热措施有了更多的选择。 ①采用石墨散热片。不仅散热效果好而且能有效防止芯片局部过热； ②将导热凝胶覆盖在芯片表面。使芯片与散热部件充分接触，从而提高散热效率； ③真空腔均热板装置。它类似于一个微型“空调”，通过内部工作物质汽化、液化的不断循环进行散热。 芯片的散热 课堂总结 ①电流的热效应：电流通过导体电能转化为内能的现象. ②电热器：利用电流热效应工作的用电器. ③影响电流热效应的因素：电流、电阻和通电时间. ①内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比， 与导体的电阻成正比，与通电时间成正比. ②公式: Q=I2Rt  I 为电流，单位A； R为电阻，单位Ω； t 为通电时间，单位s； Q为热量，单位J. ③推导公式：Q=t=UIt 适用于纯电阻电路. ④电功与电热：纯电阻电路 Q=W；非纯电阻电路 Q<W. 应用：电热器。防止：散热器等. 电热器 焦耳定律 电流的热效应 焦耳定律 电热的利 用和防止 实践与练习 【解析】因为电热器内部的发热体与导线串联，电流与通电时间相等，但是发热体电阻丝的电阻远大于电线的电阻，根据焦耳定律Q=I 2Rt 可知，在相同时间内，电阻丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电热器内部发热体的温度很高，而将它与电源相连的导线却不怎么热。 1. 电热器工作时，其内部发热体的温度很高，而将它与电源相连的导线却不怎么热。 这是为什么? 实践与练习 2. 某家用电暖器的规格为“220V 1000W”。这种电暖器正常工作时内部电热丝的电阻是多大?在额定电压下工作10min，产生的热量是多少焦? 【解析】电暖器内部电热丝的电阻： R U额2 P额 =U额I额= = R P额 U额2 = （220V）2 1000W = 48.4Ω 内部电热丝产生的热量为： Q=W=Pt=1000W×60s×10 =6×105J 苏科版（2024）九年级上册物理 第十五章 电功和电热 第 三 课 电流的热效应 焦耳定律 第2课时 焦耳定律应用 ①非纯电阻电路 W=UIt ——总消耗的电能； Q=I2Rt ——总电能中部分转化为内能的能量 ②纯电阻电路(电热器电路)中： Q= W Q＜W =UIt=U2t/R=I2Rt=Pt 焦耳 定律 上节要点: 用电器 电能 内能 W=UIt Q=I2Rt 一.典型的纯电阻(用电器)电路:电热器 用电器 发热 电能 水的 内能 UIt I2Rt Q = cmt = 热水器工作效率η η = = ×100% 消耗的电能全部转化为内能 电热Q = 电功W Q = W = UIt = I2Rt = R 纯电阻电路： 二.典型的非纯电阻(用电器)电路:电动机 用电器 电能 机械能 内能 W=UIt Q=I2Rt = W − Q = UIt − I2Rt 非纯电阻电路: 消耗的电能部分转化为内能 电热Q ˂ 电功W 如何求电动机的效率 （即 ） 电动机工作效率η η = = ×100% 如何求电功（即求消耗多少电能） 如何求电热（即转化为多少内能） 三、重点题型——高低温档 电热器所接家庭电路总电压不变: 原理: 电阻越小,发热功率越大,即高温档. 类型一:电饭煲 电阻串联,电阻最大,为 档. 局部短路,电阻最小,为 档. 低温 高温 实践与练习 3. 某型号电饭锅有两挡，“1”挡是高温烧煮，“2”挡是焖饭、保温。图所示是对该电饭锅进行测试的电路，其中R0和R是电饭锅内部的发热体。当开关S先后置于“1”挡和“2”挡时，电流表的示数分别为5A和0.1A。 （1）求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? 实践与练习 【解析】（1）当开关S置于“1”挡时，电路为 R0的简单电路，电路中电流为5A，电阻R0的阻值： R0 =U/I=220V/5A=44Ω 当开关S置于“2”挡时，R0与R串联，电路中的电流0.1A，电路中的总电阻：R=U/I′=220V/0.1A=2200Ω R的阻值：R=R总-R0=2200Ω-44Ω=2156Ω （2）当开关S置于“1”挡时，电饭锅的功率： P1=UI=220V×5A=1100W 当S置于“2”挡时电饭锅的功率P2=UI′=220V×0.1A=22W． 类型二:电热饮水机 三、重点题型——高低温档 单个电阻接入,电阻最 ,为 档. 两个电阻并联,电阻最 ,为 档. 大 低温 小 高温 类型三:电热饮水机 两个电阻串联,电阻最 ,为 档; 单个电阻接入,电阻居中 ,为中温档; 两个电阻并联,电阻最 ,为 档. 大 低温 小 高温 思考 小明发现家里的空调、电饭锅等大功率家用电器的电源线明显比台灯等小功率家用电器的电源线粗，这是为什么？ 空调、电饭锅等功率较大的用电器，工作时通过导线的电流较大，如果导线横截面积过小，导线电阻就会过大，在一定时间内电流通过导线产生的热量越多，容易引起火灾等安全事故. 微波炉是电热器吗？ 【阅读辨析】 1980年巴黎出现了一种被称为“烹饪 之神”的炊具微波炉，其心脏是瓷控 管，能产生的每秒24亿5千万次的超 高频率的微波，快速振动食物内的蛋 白质、脂肪、水分子等。使分子之间 相互碰撞、挤压、重新排列组合。简 而言之，是靠食物本身内部的摩擦生热的原理来烹调的。 〖不是〗 $