18.4 焦耳定律 课件-2025-2026学年物理人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦人教版九年级全一册第十八章第4节焦耳定律，通过点击图片播放视频导入，结合2008年雪灾“直流融冰”技术及电炉丝与导线发热差异问题，引导学生探究电流热效应，构建从生活实例到实验探究的学习支架。 其亮点在于采用控制变量法和转换法设计实验（如研究电阻、电流与热量关系），结合理论推导（纯电阻与非纯电阻电路）及中考真题，培养科学探究与科学思维能力。学生能提升实验分析和知识应用能力，教师可利用完整实验设计与练习资源优化教学。

导入新课 点击图片播放视频 导入新课 2008百年一遇的雪灾席卷整个南方，电线上结了厚厚的冰，竿倒线断，给人们的生活带来了很多不便，造成经济损失2000亿。科技人员攻关研究出“直流融冰”新技术，对冰熔化，避免了巨大的经济损失。你知道这种新技术的基本物理原理吗？ 第十八章 电功率 第4节 焦耳定律 电炉的电炉丝和导线中通过的电流相同，电炉丝热得发红，说明电炉丝的温度比导线高，电流在电炉丝上产生的热量更多。 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 1.交流讨论：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? 新知探究 知识点1　电流的热效应 【提出问题】电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关? 【猜想及其依据】 (1)可能与通过导体的电流有关。因为导体在通入电流时才会发热，所以电流通过导体时产生热量的多少跟电流有关； (2)可能与导体的电阻有关。导线和电熨斗串联接入电路，电流是相同的，电熨斗热的温度高，而导线几乎不热，电流产生的热量可能与电阻有关。 (3)可能与通电时间有关。由生活经验可知，通电时间越长，电流产生的热量也会越多。 2.探究电流通过导体时产生的热量的多少跟什么因素有关 【设计实验 】 (1)实验装置介绍(焦耳定律演示器) 透明的塑料容器内部密闭着等量的空气；容器内部的空气与U形管一端相连通。容器中各有一段电阻丝，两个容器里的电阻丝串联在一起接入电路。 实验一 在通电电流和时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电阻的关系 实验结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 实验现象：电阻较大的这边的液柱上升较高； 控制不变的量：I 相同，t 相同； 现象：右边的液面差大 5 Ω 5 Ω 5 Ω 实验二 在电阻和通电时间相同的条件下，研究通电导体产生的热量跟电流的关系 控制不变的量：R 相同，t 相同； 实验现象：电流较大的这边的液柱上升较高； 实验结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 现象：右边的液面差大 5 Ω 5 Ω 5 Ω 8 实验2：电流通过导体是产生的热量与电流大小是否有关 控制不变的量是：_______ 、 ___________。 电阻 通电时间 I = 2I1 I A R1 = 10Ω R3= 10Ω R2= 10Ω I1 9 电流 较大 较小 Δh 较大 较小 Δh1 Δh2 在通电时间和电阻大小相同的情况下，通过电阻的电流越大，产生的热量越多。 实验结论 10 实验装置 4.进行试验 实验方法 既看不见也摸不着的科学量 既看得见也能测量的科学量 让电流产生的热量被气体吸收，使气体受热膨胀，通过观察气体的热膨胀（观察U形管中液面高度的变化）来测量。 转化 转化 注意：实验中应使两容器密闭且封闭等量的空气，不能漏气。 ①一个物理量可能与多个因素有关时，采用控制变量法。 ②对不易测量或观察的物理量，采用转换法。 焦耳定律 Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6 480 J 　　一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量? 答: 在 5 min 内共产生 6 480 J 热量。 解: I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 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。二者似乎有矛盾，这是怎么回事? 想想议议 　　答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。 焦耳定律的理论推导 电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为热（即只发热），而没有转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q 就等于消耗的电能 W。 Q = W = Pt = I2Rt （纯电阻电路，欧姆定律成立） 　　W＞Q（非纯电阻电路，欧姆定律不成立） 电能 内能+其他形式能 当电路中消耗的电能主要转化为除内能之外的其他能时： 注意 ×It UI = × t = IR 我们学习了焦耳定律，怎样回答前面的问题？ 导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热呢？ 答：电炉通过导线接到电路中，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，但电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻大得多，根据焦耳定律Q=I2Rt知，电流相等时，电阻大的，相同时间里放出的热较多，所以电炉丝很热，而导线却不热。 5.(2021·娄底)下列事例，属于防止电流热效应产生危害的是（  ） A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B.家里使用电热水壶烧水 C.小明妈妈用电熨斗熨衣服D.电脑温度过高时风扇会及时启动，给电脑降温 6.(2021·乐山)如图为探究“焦耳定律”的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。将容器中的电阻丝R1、R2串联在电路中，且R1＜R2 。下列说法正确的是（   ） A.该实验装置用于探究“电压和通电时间一定时，电热与电阻的关系” B.闭合开关后，通过R1的电流大于R2的电流 C.闭合开关后，甲管中液面上升比乙慢 D.闭合开关后，要使电流增大，应将滑动变 阻器滑片P向左移动 D C 17 7.(2021·西藏)中国24岁的青年科学家曹原研究发现，石墨烯在特定的条件下电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象。根据 定律可知，如果用超导材料输送电能，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。 8.(2020·广东)如图所示为“探究电流通过导体产生的热量跟 的关系”的实验装置。实验中用U形管内液面高度差的大小来反映电流通过导体产生热量的多少，这种方法叫 （选填“控制变量”或“转换”）法。通电一段时间后，左侧容器内空气吸收的热量比右侧的 （选填 “多”或“少”）。 9.(2021·内江)最先精确地确定了电流通过导体产生的热量（电热）与电流、电阻和通电时间关系的物理学家是 ；将10Ω的电阻丝接在3V的电源上，5min内产生的热量为 J。 焦耳 电阻 转换法 少 焦耳 270 18 1、将一台“220V 100W”的电风扇，一个“220V 100W”的充电器，一把“220V 100W”的电烙铁分别接在220V的电源上，在相同时间内，电流通过他们时发热功率最大的是（ ） A．电烙铁 B．充电器 C．电风扇 D．一样多 练一练 A 19 2、有一根电阻丝接在10V的电源上，通过它的电流是5A，请问在30s内共产生多少热量？ 解： W = UIt = 10V×5A×30s =1500J 答：该电阻丝30s内共产生1500J热量。 练一练 由于电阻丝是纯电阻用电器， 所以Q = W = 1500J 20 　　3．电功与电热 　　（1）电功与电热的区别 电功是指电流通过一段电路所做的功，它的大小表示电路消耗电能的多少，也表示有多少电能转化为其他形式的能。 电热是指电流通过一段电路做功时，电能转化为内能的那一部分。 两者表示的意义不同，是两个不同的概念。 二、焦耳定律 21 　　（2）电功与电热的联系 　　①纯电阻电路 该类电路中，电流通过用电器时，电能全部转化为内能，电流产生的热量就等于消耗的电能，即Q = W 上述公式适用于纯电阻电路。如电炉、电热器、电熨斗等。 Q放 = W总 = Pt = UIt = 　　 = I2Rt 课堂活动 22 问题2：在家庭电路中，又是导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？ 答：导线相互连接的位置接触电阻大，因而电能转化为热的功率也较大，造成此处比别处更容易发热，加速老化甚至引起火灾。 1.图是课本“探究电流通过导体产生的热量与导体电阻间关系”的实验装置，两个透明容器中封闭着等量的空气，电路正确连接后，通电进行实验过程中，下列说法正确的是 （ 　） A．左边容器电阻丝中的电流比右边容器电阻丝中的电流大 B．U形管中液面高度的变化反映电阻丝产生热量的多少 C．要保持两个电阻丝两端电压相等 D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同 B Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $