第18章 第4节 焦耳定律（讲解课件）-【优翼·学练优】2025-2026学年九年级物理下册同步备课（人教版）

该初中物理课件聚焦焦耳定律，涵盖电流热效应、影响因素、公式及电热利用与防止。通过电暖器取暖、电热水壶加热等生活情境导入，引导学生探究电热与电阻、电流、时间的关系，搭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主线，用控制变量法和转换法设计实验（如U形管液面高度比较热量），培养科学探究能力。结合科学思维推导焦耳定律，通过电熨斗与电动机例题区分纯电阻电路，强化物理观念。助力学生提升实验分析与问题解决能力，为教师提供完整教学流程与练习设计，提升教学效率。

第十八章 电功率 第4节 焦耳定律 1 素养目标 物理观念：知道电流的热效应；了解焦耳定律，能用焦耳定律说明生产生活中的有关现象，分析解决简单的实际问题。 科学思维：结合电功的表达式和欧姆定律推导焦耳定律的表达式，培养演绎推理能力； 能建立物理模型，简化复杂问题，运用焦耳定律分析实际问题。 科学探究：通过 “探究电流产生的热量与哪些因素有关” 的实验，体会实验中控制变量的方法，发展观察、分析、处理信息、得出结论的能力。 科学态度与责任：知道电热危害的防止与应用，关注生活、生产中的电热问题，形成应用物理知识造福生活、改进生产的科学态度与责任。 冬天用电暖器取暖，房间温度快速升高；电热水壶通电一段时间后，壶里的水被加热。 情境导入 为什么这些用电器使用时都会出现发热的现象？ 很多用电器接通电源后都伴有热现象产生，这一过程中能量是如何转化的呢？ 电能→内能 新知探究 任务一 认识电流的热效应 电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能。 我热得发红! 我怎么热不起来呢？ 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 新知探究 任务一 认识电流的热效应 讨论与交流： 1.电炉丝的材料是镍铬合金丝，导线材料是铜。不同的材料会影响产生的热量吗？ 2.电炉丝通电的时间越长，那么电炉的产生的热量会如何？ 3.大功率的电热水壶烧开水和小功率的电热水壶烧开水谁会更快一点呢？ 新知探究 任务一 认识电流的热效应 电流通过导体时产生的热量的多少与什么因素有关呢？ 提出问题： 探究电流通过导体产生热量的多少跟什么因素有关 猜想： 1.可能与电阻有关。 2.可能与通电时间有关。 3.可能与电流有关。 新知探究 任务一 认识电流的热效应 设计实验： 当一个物理量可能与多个因素有关，用什么方法去研究？ 用什么办法去体现热量的多少？ 控制变量法 转换法 如何保证探究电热与电阻的关系时，电流和通电时间相同？探究电热与电流和通电时间时呢？ 比较液面高低即可比较产生热量多少 新知探究 任务一 认识电流的热效应 进行实验： 实验1：探究电热与电阻的关系。改变电阻 R，同时控制电流 I、通电时间 t 不变，观察U形管液面高度的变化。 新知探究 任务一 认识电流的热效应 新知探究 任务一 认识电流的热效应 实验 电热与电阻的关系 实验结论： 在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻越大，这段电阻丝产生的热量越多。 实验2：探究电热与电流的关系。改变电流 I，同时控制电阻R、通电时间 t 不变，观察U形管液面高度的变化。 新知探究 任务一 认识电流的热效应 新知探究 任务一 认识电流的热效应 实验 电热与电流的关系 实验结论： 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一段电阻丝的电流越大，这段电阻丝产生的热量越多。 实验3：探究电热与通电时间的关系。改变通电时间 t，同时控制电阻R、电流 I不变，观察U形管液面高度的变化。 新知探究 任务一 认识电流的热效应 实验 电热与通电时间的关系 实验结论： 在电阻相同、电流相同的情况下，一段电阻丝的通电时间越大，这段电阻丝产生的热量越多。 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 新知探究 任务二 焦耳定律 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） 焦耳，英国物理学家。他的父亲是一个酿酒厂主。焦耳自幼跟随父亲参加酿酒劳动，没有受过正规的教育。后来在别人的介绍下，焦耳认识了著名的化学家道尔顿。道尔顿给予了焦耳热情的教导。焦耳向他虚心的学习了各种知识，这为焦耳后来的研究奠定了理论基础。 焦耳一生致力于实验研究，用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 新知探究 任务二 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。 新知探究 任务二 焦耳定律 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。 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 新知探究 任务二 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。 新知探究 任务二 焦耳定律 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 新知探究 任务二 焦耳定律 例题1 新知探究 任务二 焦耳定律 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 四个电阻器的电阻分别为 R1、R2、R3、R4。如图甲所示，电阻为 R1、R2的电阻器串联后接在电压为 U 的电路中；如图乙所示，电阻为 R3、R4 的电阻器并联后也接在电压为 U 的电路中。已知 R1＝R3，R2＝R4，R1>R2。 新知探究 例题2 乙 U R4 R3 甲 U R1 R2 任务二 焦耳定律 （1）电阻为 R1、R2 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？ （2）电阻为 R3、R4 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？ 新知探究 乙 U R4 R3 甲 U R1 R2 任务二 焦耳定律 （1）电阻为 R1、R2 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？ 新知探究 解：（1）在串联电路中，通过电阻为R1和R2的两个电阻器的电流相等，根据 Q=I2Rt 可知，当I、t相同时，Q与R成正比，由于R1 > R2 ，因此相同时间内电阻为R1的电阻器放出的热量比电阻为R2的电阻器多。 甲 U R1 R2 任务二 焦耳定律 （2）电阻为 R3、R4 的两个电阻器，在相同时间内哪个放出的热量多？ 新知探究 乙 U R4 R3 （2）在并联电路中，电阻为R3和R4的电阻器两端的电压相等。根据焦耳定律 Q = I2Rt和欧姆定律 ，可得 。由公式可知，电压相同时，相同时间内导体放出的热量与它们的电阻成反比，且R3>R4 ，因此相同时间内电阻为R4的电阻器放出的热量比电阻为R3的电阻器多。 U R I= U2 R Q= t 任务二 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。 新知探究 任务二 焦耳定律 电热的利用：家里的电热水器、电饭锅、电熨斗，养鸡场的鸡苗孵化器等。 新知探究 任务三 电热的利用和防止 电热的危害：造成安全隐患、影响用电器使用寿命和稳定性等。 新知探究 任务三 电热的利用和防止 电热危害的防止：笔记本电脑通过安装风扇散热，一些手机利用铜片、石墨散热片、热管等散热。大数据服务器会产生大量电热，可通过多种方式进行散热。 焦耳定律 电流的热效应 电热的影响因素：I、R、t 焦耳定律 电热的利用和防止 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  定义 课堂小结 28 2.现有甲、乙两个电炉子，已知电炉电阻R1＞R2，分别接入电压为220V的电路中，相同时间内它们发热情况是（ ） A.甲放热多 B.乙放热多 C.同样多 D.无法判断 1.计算电流通过电风扇产生的热量，下面公式选用正确的是 （ ） A.UIt B. C.I2Rt D.前面三个都可以 C B 课堂练习 U2 R t 3.用如图所示的装置探究“影响电流热效应的因素”。电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1<R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（ ） A.该装置可以用来探究电流热效应与电流大小的关系 B.闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升得较快 C.实验中，通过温度计示数的变化来 比较电阻丝产生热量的多少 D.将某一烧瓶中的煤油换成等质量的 水，可比较煤油和水的比热容大小 C 课堂练习 4.用如图所示的装置探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”，相同烧瓶内装满了煤油。 (1)烧瓶中装入的煤油是________（选填“导体”或“绝缘体”）。 (2)请根据实物电路，在虚线框图内画出对应的电路图。 (3)为达到实验目的，选用的两电阻丝R1与R2的阻值应______，通过R1的电流_______通过R2的电流。 R2 R1 绝缘体 相等 小于 课堂练习 (4)通电一段时间后，乙烧瓶中玻璃管内液面上升的高度较 大，说明____________________________________________。 (5)小红用下图装置，进一步探究“电流通过导体产生的热量与电流的关系”。经多次测量，收集数据，绘制了烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h与电流的关系图像，根据焦耳定律可 知，下列图像中能正确反映h-I 关系的是____。 电阻和通电时间相同，电流越大产生的热量越多 A 课堂练习 声 明 本文件著作权为创作公司所有，仅限于教师教学及其他非商业性和非盈利性用途。如发现盗用、转卖、网络传播等侵权行为，本公司将依法追究其相应法律责任。 部分素材选自网络，如有争议，请联系删改。 $