15.3 电流的热效应 焦耳定律 课件--2025-2026学年苏科版九年级物理下册

该初中物理课件聚焦电流的热效应与焦耳定律，通过小太阳取暖器通电前后导线与电热丝温度对比的情境导入，引出电流热效应定义，区分电热器与非电热器，为后续探究影响因素及定律学习搭建认知支架。 其亮点在于以实验探究为核心，用控制变量法和转换法（液体温度变化）分析电流、电阻、时间对热效应的影响，结合生活实例与中考真题深化物理观念，对比纯电阻与非纯电阻电路强化科学思维，助力学生理解抽象规律，教师可直接用于教学提升效率。

苏科版物理9年级下册培优精做课件 15.3电流的热效应 焦耳定律 第十五章 电功和电热 授课教师： Home . 班 级： 9年级（*）班 . 时 间： . 2026年2月19日 2026年2月19日星期四7时56分3秒 2026年2月19日星期四7时56分4秒 1. 电流的热效应 如图所示，小太阳取暖器通电前导线和外壳摸上去温度 很低，通电后电热丝热得发红，导线摸上去也比通电前 温度高了一些，但是很显然导线的温度远远低于发热的 电热丝的温度. 2 3 归纳总结：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. 4 2. 电热器 定义：利用电流热效应工作的用电器称为电热器. 实例：电暖器、电饭锅、电熨斗等都是日常生活中常见 的电热器，如图所示. 5 电热器的辨别 1.电风扇、电冰箱、电视机、洗衣机等用电器，它们工作 时主要把电能转化为内能之外的其他形式的能，只有少 部分电能转化成了内能，这些用电器都不是利用电流的 热效应来工作的. 6 2.电磁炉、微波炉虽然也是用来加热食品的装置，但它们 并不是将电能直接转化为内能，因而不属于电热器. 7 1．下列属于防止电流热效应产生危害的实例是(　　) A．给电热水袋充电 B．用电熨斗熨衣服 C．用电烙铁焊接电子零件 D．电脑使用微型风扇散热 返回 D 中考考法 8 返回 C 中考考法 典例1 下列四种用电器中,主要利用电流的热效应来工作 的是( ) D A.洗衣机 B.抽油烟机 C.音箱 D.电热水器 10 [解析] 洗衣机和抽油烟机：电能 机械能，故A、B不符 合题意.音箱：电能 声能，故C不符合题意.电热水器： 电能 内能，故D符合题意. 11 1.探究影响电流热效应的因素 实验 电路 12 实验 步骤 （1）在三个相同的容器中装入相同质量的同种液 体（如煤油），然后分别安装一段电阻丝 、 、 ，使其浸没在液体中，电阻丝阻值分别为 、 、 . （2）记录各容器中液体的初温.闭合开关、 ， 调节滑动变阻器，使电流表的示数为 ，分 别记录、时电阻丝 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. 13 实验 步骤 （3）闭合开关、，调节滑动变阻器 ，使电 流表的示数为，分别记录时电阻丝 、 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. 14 实验 现象 （1）在步骤（2）中，通过电阻丝 的电流一 定，两次通电时间不同，通电时间长，液体升高 的温度多. （2）在步骤（2）和步骤（3）中，阻值相同的电 阻丝、通电时间 相同，通过的电流不 同，通过的电流大，液体升高的温度多. 15 实验 现象 （3）在步骤（3）中，阻值不同的电阻丝、 通电时间相同，通过的电流相同，电阻阻值大 的，液体升高的温度多. 16 实验 结论 实验表明，电流通过导体产生的热量与导体本身 的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关.电流 越大、电阻越大、通电时间越长，导体产生的热 量越多. 实验结论的描述：利用转换法和控制变量法探 究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关，在表 述结论时，应注意书写的全面性，不可缺少必要的条件， 17 如“电流越大，电流通过导体产生的热量越多”，这种说法 就是错误的，应表述为当电阻和通电时间一定时，电流 越大，电流通过导体产生的热量越多. 在探究电流热效应与电流的关系 时，教材中实验为了控制电阻相 同，将实验设计为分两步进行， 该操作带来了不便，可以对此进 行改进. 19 将两个阻值相同的电阻并联，一个浸没在液 体中，另一个不放在容器中，再将另一个阻值相等的电 阻与它们串联，也浸没在另一个相同容器的等质量的同 种液体中.记录通电一段时间后两容器中液体温度的变化 量.如图所示. 20 实验改进后，可以在控制电阻和通电时间相 同的情况下，同时观察到电流对电流热效应的影响.这种 方法在中考中也经常考查. 21 3．如图所示是电烙铁工作的原理图。它正常工作时，两端的电压为220 V。在预热状态时，通过 它的电流较小；在加热状态时，通过它的 电流较大，则下列选项中正确的是(　　) A．闭合开关S，此时小灯泡熄灭，处于预热状态 B．断开开关S，此时小灯泡发光，处于加热状态 C．闭合开关S，此时小灯泡发光，处于预热状态 D．闭合开关S，此时小灯泡熄灭，处于加热状态 返回 D 中考考法 典例2 在“探究影响电流热效应的因素”实验中： 23 （1）为了探究电流通过电热器产生的热量与电流的关系， 小明设计了如图甲所示装置，在烧瓶内安装一段电阻丝， 并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化来 判断相同______内不同电流通过导体产生的热量多 少．若他想让烧瓶内的液体在短时间内温度变化更明显， 应选用______（选填“煤油”或“水”），理由是__________ _________________________________________________ _________. 时间 煤油 煤油的比 热容较小，在质量和吸收的热量都相同时，煤油的温度 上升明显 24 （2）若要探究电流通过电热器产生的热量与电阻的关系， 应保持电流和通电时间相等，同时选择乙图中的___ （选填“”或“ ”）烧瓶与甲图中的烧瓶______ （选填“串联”或“并联”）． 串联 [解析] 若要探究电流通过电热器产生的热量与电阻的关 系，应保持电流和通电时间相等，电阻不同，所以应该 选择 烧瓶与甲图中的烧瓶串联． 25 2.焦耳定律 发现 1840年，被英国科学家焦耳通过大量实验研究 发现. 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. 26 计算 公式 导出式 在纯电阻电路中,电流所做的功全部用来产生热 量,即.因为,根据欧姆定律 可推知, .（适用于纯电阻电路） . . 27 3.焦耳定律公式的理论推导 当电流通过导体做功时，如果电能全部转化为内能，而 没有转化为其他形式的能量，则电流通过导体产生的热 量<m></m>等于电流做的功（消耗的电能）<m></m>. 28 在消耗的电能全部用来产生热量的情况下，根据电功的 公式和欧姆定律公式推导出来的结论与焦耳定律一致. 29 4.理解和应用焦耳定律时应注意的几个问题 （1）焦耳定律<m></m>是由实验总结出来的，只要有电 流通过导体，都可以用它来计算电流通过导体产生的热量. （2）公式中各物理量都是对同一段电路或同一导体而言的. （3）运用公式时，各物理量的单位要转换成国际单位制 中的单位，然后再代入公式计算. 30 5.有关电热的计算问题 电热的计算包括两种情况：纯电阻电路的电热计算和非 纯电阻电路的电热计算.解题时，先要判断电路是纯电阻 电路，还是非纯电阻电路. 31 （1）对于纯电阻电路，由于电流通过导体做的功全部转 化为内能（电热等于电功），计算电热和计算电功是一样 的，可以使用计算电功的任何公式和方法来计算电热.例 如，日常生活中纯电阻用电器有电饭锅、电暖器、电炉、 电水壶等，此时 . 32 （2）对于非纯电阻电路，如电动机电路，电流做的功转 化为机械能和内能，内能只是其中的一小部分，电热只 能用计算.此时，运用公式 算出的是电 动机的总功. 33 串、并联电路中电热的计算 1.无论是串联电路还是并联电路，电流通过电路产生的热 量一定等于电流通过各用电器产生的热量之和.若用字母 <m></m>表示总热量，<m></m>、<m></m>、…、<m></m>表示各用电器上产生的 热量，则有<m></m>. 34 2.在纯电阻串、并联电路中电热与电阻的关系： （1）在串联电路中,根据 知,电热与电阻成正比, 即 ; （2）在并联电路中,根据 知,电热与电阻成反比,即 . 35 6.电功和电热的关系 项目 电功 电热 物理意义 电流通过导体做的功. 电流通过导体产生的 热量. 计算公式与 其适用范围 （适用于任 何元件求电功） （适用于任 何元件求电热） 36 纯电阻用电 器（如电饭 锅、电 炉等） 消耗的电能全部转化为内能，将欧姆定律 代入 可得， . 37 非纯电阻用 电器（如电风扇、电动机等） 消耗的电能主要转化为机械能，少部分转化 为内能，此时电功 ， ；其他非纯电阻 元件，电功 ，如电解槽的电 功 . 电功和电热 的关系 电功 电热 38 电功 电功率 焦耳定律 适用 范围 基本 公式 普遍 适用 导出 公式 适用于 纯电阻 电路 39 简单的多挡位电路的设计与分析 40 电路图 电路特点分析 高温（加热）挡：、 均闭合 时，被短路，只有 工作，此 时，整个电路的功率 . 低温（保温）挡：闭合， 断 开时，和 串联，此时，整个 电路的功率 . 电路图 电路特点分析 分析电路的两种状态可知： ，即在同一串联电路 中，电源电压一定时，串联的用 电器越少，电路的总电阻越小， 电路的总功率越大. 42 电路图 电路特点分析 高温（加热）挡：、 均闭合 时，、 都工作，此时，整个 电路的功率 . 低温（保温）挡：闭合， 断 开时，只有 工作，此时，整个 电路的功率 . 43 电路图 电路特点分析 分析电路的两种状态可知： ，即在同一并联电路 中，电源电压一定时，并联的用 电器越多，电路的总电阻越小， 电路的总功率越大. 44 教材第16页“实践与练习”第3题 45 [南充中考] 如图甲所示为某品牌电热水壶. 该型号电热水壶内部简化电路如图乙，额定电压为 ， 具有加热、保温两挡.保温挡的额定功率为 ，双触 点开关只能在触点1和2、2和3及3和4之间切换、 是 两个阻值不变的发热元件，其中 .现将此电 热水壶装入初温为的水，接到 的家庭电 46 路中，选用加热挡加热至 .已知该电热水壶加热效 率为， ， .求： 48 （1）电热水壶中水吸收的热量； [答案] 由 可得，电热水壶中水的质量 水吸收的热量 49 （2）加热挡的电功率； [答案] 的功率 当双触点开关 接2和3时，单独接入电路，为保温挡，则 的功率为 当双触点开关接3和4时，电热水壶处于加热挡加热 挡电功率 50 （3）需要的加热时间. [答案] 由 可得，消耗的电能 由 可得，需要 的时间 51 [解析] 教材中的习题考查的是多挡电路的分析 与计算问题.在中考中常常会选取实际生活中的具有多挡发 热功能的用电器的内部电路原理图为背景，让同学们分析 并计算用电器的低温、中温和高温挡等问题. 52 1.电热的利用 电热器是利用电热的设备，是利用电流的热效应工作的. 电热器的主要工作部分是发热体，发热体是由电阻大、 熔点高的金属导体制成的.例如，家里的电热水器、电饭 锅、电熨斗，以及养鸡场的电热孵化器等，都是利用电 能转化为内能来工作的. 53 2.电热的防止 在很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高.像电视 机、计算机等用电器在工作时，将电能转化为其他形式 能的过程中，总有一部分电能转化为内能，过多的电热 如果不能及时散发出去，会产生许多安全隐患.因此，许 多用电器采用设置散热孔、散热片或在发热体部位安装 电风扇等方式进行散热. 54 电热的利用和防止一定要具体问题具体分析.如电视机长 时间工作产生的热量容易烧坏电视元件，但电视机长时 间不看会受潮，可以利用电热来防止受潮损坏. 55 教材第15页“图15 -14 芯片的散热器” [盐城中考] 芯片 体积小，元件密集.当芯片中 有电流通过时，由于芯片元 56 件有______，不可避免地会产生热量，这种现象称为电 流的____效应.为了不影响芯片的性能，通常让散热部件 与芯片紧密结合，来降低芯片的温度，这是通过_______ 的方式改变芯片的内能. 电阻 热 热传递 4．[2025宿迁宿豫区一模]如图所示的电路中，电源电压恒定，R1∶R2＝1∶2。开关S闭合后，通过R1、R2的电流分别为I1、I2；R1、R2的电功率分别为P1、P2；相同时间内通过R1、R2的电流做的功分别为W1、W2；相同时间内电流通过R1、R2产生的热量分别为Q1、Q2。则下列说法正确的是(　　) A．I1∶I2＝1∶2 B．P1∶P2＝1∶4 C．Q1∶Q2＝4∶1 D．W1∶W2＝2∶1 中考考法 中考考法 由P＝UI可得，R1与R2的电功率之比为P1∶P2＝UI1∶UI2＝I1∶I2＝2∶1，故B错误；在相同时间内，根据Q＝W＝UIt可得，电流做功之比和产生的热量之比：Q1∶Q2＝W1∶W2＝UI1t∶UI2t＝I1∶I2＝2∶1，故C错误、D正确。故选D。 返回 【答案】 D 中考考法 5．发热鞋是一种改进后的鞋，它是通过新技术改进传统产品的一种新发明，如图甲所示的可发热皮鞋，它是利用电流的热效应来工作的。小荣查看了说明书发现：该发热皮鞋由8 V电源供电，发热部分 由R1和R2组成，电阻R1＝6 Ω、R2＝2 Ω。 中考考法 调温挡有高温、低温两挡，其简化电路图如图乙所示。当只闭合开关S1时，为________(填“高温”或“低温”)挡；在高温挡工作2 min产生的热量为________J。 低温 3 840 返回 中考考法 6.如图所示，小德在课前展示了一个小实验：他用石蜡将几根牙签粘在一段细铁丝上，支撑起来。把几个插有铁钉和五角硬币的柠檬串联起来，接在细铁丝的两端。大约3 min后，发现石蜡变软，牙签逐渐开始从细铁丝上掉落下来。请你根据所学的知识解释以上现象。 中考考法 返回 【解】硬币、铁钉和细铁丝都是导体，小德把插有铁钉和五角硬币的柠檬串联起来，组成水果电池，接在铁丝两端后，构成闭合电路，电路中产生电流，根据Q＝I2Rt可知，通电的铁丝会产生热量，使铁丝的温度升高，当铁丝的温度高于石蜡的温度时，两者间存在温度差，会发生热传递，石蜡吸收热量，温度升高，开始熔化，熔化后的石蜡变软，牙签在重力作用下就会掉落。 中考考法 7. [2025淄博期末]图甲是一种家用电暖器，有“低温”“中温”“高温”三挡，铭牌如表所示(“高温”挡功率缺失)，图乙为其简化的电路原理图，只闭合开关S、S1为“低温”挡，S是自我保护开关，当电暖器倒了时，S会自动断开，保证安全。求： 中考考法 额定电压 220 V 额定功率 “低温”挡 550 W “中温”挡 1 100 W “高温”挡   中考考法 (1)“低温”挡正常工作时电路的电阻。 中考考法 (2)“高温”挡正常工作时的电流。 中考考法 中考考法 (3)“高温”挡正常工作20 min产生的热量。 【解】“高温”挡正常工作20 min产生的热量Q＝P高t＝ 1 650 W×20×60 s＝1.98×106 J。 返回 中考考法 8. 家用电器使用常识上介绍，电视机持续长时间工作要停机10～20 min散热，如果长时间(如几十天)不用则每隔几天要通电10～20 min驱潮。对于以上做法，下列分析正确的是(　　) A．前者是利用电热，后者是防止电热 B．前者是防止电热，后者是利用电热 C．二者都是利用电热 D．二者都是防止电热 中考考法 返回 【答案】 B 【点拨】电视机持续长时间工作要停机10～20 min散热，是为了防止电热产生危害；定期给电视机通电驱潮，属于利用电热。故ACD错误，B正确。 中考考法 9．如图是一种电热水器中发热体的铭牌。 下面的表述中错误的是(　　) A．电热水器在额定电压工作时产生的电热为1 000 W B．电热水器在额定电压工作时产生的电热功率为 1 000 W C．电热水器的热效应是电流通过发热体的电阻时产生的 D．电热水器正常工作20 min，电流做的功是1.2×106 J 中考考法 【点拨】由电热水器发热体铭牌可知，其额定电压是220 V，额定功率是1 000 W；电热水器在额定电压下的电热功率是1 000 W，它产生的电热还与工作时间有关，故A错误，B正确；电流经过电阻时电阻发热，这是电流的热效应，电热水器的工作原理是电流的热效应，故C正确；电热水器正常工作t＝20 min＝ 1 200 s，电流做功W＝Pt＝1 000 W×1 200 s＝1.2× 106 J，故D正确。故选A。 返回 【答案】 A 中考考法 10．某电熨斗有“低温”“高温”两个挡位，其简化电路如图所示，R1、R2是电热丝，R1＝48.4 Ω，R2＝96.8 Ω，S为旋转式开关。当旋转触片接触到触点1和2时，电熨斗为________挡位。当电熨斗处于高温挡位时，通电1 min，电熨斗产生的热量 为________ J。 低温 9×104 中考考法 中考考法 返回 中考考法 11．[2025南通校级一模]空气炸锅利用热空气流加热食物，其优点是可以用很少的油或者不用油烹饪食物。电路原理如图所示，其中加热管的电阻R＝48.4 Ω，电风扇的功率为100 W，通过温控开关 控制加热管的间断工作加热， 保证箱内温度维持为预设温度。 中考考法 (1)空气炸锅通过电流的________效应加热食物；在制作蛋挞时，若加热管工作时放出热量的90%被蛋挞液吸收，则加热管正常工作1 min，可使0.5 kg蛋挞液的温度升高________℃[c蛋挞液取3×103 J/(kg·℃)]。 热 36 中考考法 中考考法 (2)若家中让空气炸锅单独工作10 min，使标有 1200 imp/(kW·h)的电能表指示灯闪烁180次，则空气炸锅消耗_______J的电能，加热管工作时间为_______min。 5.4×105 8 中考考法 返回 中考考法 12. 课外实践小组设计了一个电热孵蛋箱，其电路如图所示。已知电源电压恒为220 V，R0是阻值为55 Ω的电热丝，温度对电热丝阻值的影响忽略不计。 中考考法 (1)闭合开关S后，求电路中的电流； 中考考法 (2)求通电100 s后电热丝R0产生的热量； 【解】通电100 s后电热丝R0产生的热量 Q＝I2R0t＝(4 A)2×55 Ω×100 s＝8.8×104 J； 中考考法 (3)老师提醒，电热箱内温度太高，无法孵化鸡蛋，应使电热箱内的电功率降至P0，小组成员想出了两种方法改进电路： 方法一：在图中A点处串联接入一根电热丝RA； 方法二：在图中B点处串联接入一根电热丝RB。 中考考法 老师发现这两种改进方法中电热箱内的电功率都为P0，小组成员在这两种改进电路中，用电压表测量新接入的电热丝两端的电压，测量结果为U1和U2，U1＞U2， U2＝165 V，但由于粗心没有记录U1和U2分别对应哪种方法。请根据上述信息判断哪种方法更节能，并计算这种方法中新接入的电热丝的阻值。 中考考法 方法一更节能。 两种方法的电路简图如下： 中考考法 在方法一中的电热箱的功率PA箱＝P0＝IA2(R0＋RA)； 在方法二中的电热箱的功率PB箱＝P0＝IB2R0， 因为两次电热箱内的电功率相等，即IA2(R0＋RA)＝IB2R0，得出IA＜IB，由W＝UIt可得，方法一更节能。 中考考法 返回 中考考法 91 2．将规格都是“220 V　150 W”的一台电风扇、一台电视机和一只电烙铁分别单独接入家庭电路中，正常工作相同的时间，以下说法中正确的是(　　) A．三个用电器产生的热量相等 B．根据R＝可计算出三个用电器的电阻相等 C．三个用电器消耗的电能一样多 D．三个用电器均能将电能全部转化为内能 【点拨】由图可知，开关S闭合，电阻R1与R2并联，所以R1与R2两端的电压相等，都等于电源电压U。由I＝可得，通过R1与R2的电流之比为I1∶I2＝∶＝R2∶R1＝2∶1，故A错误； 【解】由表格数据知，电暖器“低温”挡正常工作时的电功率P低＝550 W，根据题意知，只闭合S、S1时为“低温”挡，由图乙知，此时只有R1工作，由P＝知，“低温”挡正常工作时电路的电阻R1＝＝＝88 Ω。 【解】由图乙知，当S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的电阻特点知，此时电路中的总电阻最小，由P＝知，电路中的总功率最大，电暖器处于“高温”挡； 当S、S2闭合，S1断开时，只有R2工作，此时电暖器处于“中温”挡，由表格数据知，“中温”挡的电功率P中＝1 100 W，由于并联电路中的总功率等于各用电器的电功率之和，所以电暖器“高温”挡的电功率P高＝P低＋ P中＝550 W＋1 100 W＝1 650 W，由P＝UI知I高＝ ＝＝7.5 A。 【点拨】由图可知，当旋转触片接触到触点2和3时，R1、R2并联，此时电路中的总电阻最小，由P＝可知，电路中的总功率最大，电熨斗处于高温挡；当旋转触片接触到触点1和2时，只有R1工作，电路中的总电阻最大，总功率最小，电熨斗处于低温挡。 电熨斗高温挡的电功率P高温＝P1＋P2＝＋＝＋＝1 500 W，当电熨斗处于高温挡位时，通电1 min，电熨斗产生的热量Q＝W＝P高温t＝ 1 500 W×1×60 s＝9×104 J。 【点拨】由电路图知，电风扇和定值电阻并联；(1)空气炸锅工作时，通过电流做功，将电能转化为内能，工作原理是电流的热效应；加热管正常工作1 min＝60 s消耗的电能W＝t＝×60 s＝6×104 J；根据η＝得蛋挞液吸收的热量为Q吸＝ηW＝90%×6×104 J＝5.4×104 J，由Q吸＝cmΔt温可得蛋挞液升高的温度：Δt温＝＝＝36 ℃。 【点拨】1 200 imp/(kW·h)表示每消耗1 kW·h的电能，电能表指示灯闪烁1 200次，电能表指示灯闪烁180次，空气炸锅消耗的电能为W′＝＝0.15×3.6×106 J＝5.4×105 J；电风扇消耗的电能为W1＝P电动机t′＝100 W×10×60 s＝6×104 J，加热管消耗的电能为WR＝W′－W1＝5.4×105 J－6×104 J＝4.8×105 J，根据W＝t得加热管的加热时间为t″＝＝＝480 s＝8 min。 【解】闭合开关S后，电路中的电流 I＝＝＝4 A； 由U＝IR可知，两种方法中，R0两端电压U01＜U02，因为电源电压保持不变，则RA和RB两端的电压UA＞UB，所以UB＝U2＝165 V，则U02＝U－UB＝220 V－165 V＝55 V，PB箱＝＝＝55 W。在方法一中，IA＝＝＝＝0.25 A，所以R0两端的电压U01＝IAR0＝0.25 A×55 Ω＝13.75 V，由I＝可得，RA＝＝＝＝825 Ω。 $