15.4 焦耳定律 课件 2026-2027学年物理沪粤版 九年级上册

该初中物理课件围绕焦耳定律展开，通过“萌小牛看电视被妈妈发现”的生活情境导入，引导学生探究通电导体产热的影响因素，结合实验推导定律内容，衔接电功与电热关系及多挡问题，构建完整知识支架。 其亮点在于以科学探究为核心，实验设计运用控制变量法和转换法培养科学思维，结合电熨斗、电视机散热等实例深化能量观念，随堂练习分层设置。学生能提升探究能力，教师可高效落实教学目标。

第十五章 电能与电功率 15.4 焦耳定律 新课引入 新课讲授 随堂练习 课堂小结 1.了解焦耳定律，会用焦耳定律说明生产生活中的一些现象. 2.知道电流的热效应及其在实际中的应用与控制. 3.通过实验，探究通电导体产生的热量与哪些因素有关. 在设计实验的过程中运用控制变量法和转换法. 4.会用焦耳定律进行简单的计算. 学习目标 2 新课引入 周日，萌小牛同学的爸妈出门前叮嘱他好好写作业，不要看电视。爸妈回来时，看到萌小牛在认真写作业，电视机也没打开，感觉很欣慰。但是，懂物理的妈妈用手摸了摸电视机后盖后，就揭穿了萌小牛看了很久电视的谜底！ 你知道这是为什么吗？ 学好物理很重要 （1）探究导体产生的热量跟电阻的关系：如图甲所示，控制电流与通电时间相同，改变电路中的电阻。 新课讲授 通电导体产生的热量与哪些因素有关 知识点1 1.实验猜想：通电导体产生的热量跟导体的电阻和导体中的电流大小有关。 2.实验方法：控制变量法。 3.转换法：电流通过用电器产生热量的多少不易直接进行观察比较，怎样将它变成便于直接观察比较的现象呢？用温度计的示数变化表示热量的多少。 （2）探究导体产生的热量跟电流的关系：如图乙所示，控制电阻与通电时间相同，改变电路中的电流。 （1）控制不变的量：电流、通电时间。 （2）实验过程：选两根阻值不同的电阻丝，两个装有初始温度相同、等质量煤油的玻璃瓶，连接好电路后，闭合开关，通电一段时间后，记录两个玻璃瓶内煤油的温度。 （3）实验结论：当电流、通电时间一定时，导体的电阻越大，煤油的温度越高，表明导体的电阻越大，产生的热量越多。 实验装置 实验1：探究导体产生的热量跟电阻的关系 （1）控制不变的量：电阻、通电时间。 （2）实验过程：取质量、初始温度与上述实验相同的煤油，闭合开关，调节滑动变阻器，增大通过电阻丝的电流，通电时间与前次相同，记录玻璃瓶内煤油的温度。 （3）实验结论：当电阻、通电时间一定时，通过导体的电流越大，煤油的温度越高，表明导体的电流越大，导体产生的热量越多。 实验2：探究导体产生的热量跟电流的关系 实验装置 焦耳定律 知识点2 1.内容：电流流过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。 2.公式：Q=I 2Rt，适用于所有电路。 Q—热量—单位为J I—电流—单位为A R—电阻—单位为Ω t—通电时间—单位为s 考考你：电炉接入电路中时，电炉丝和导线中流过相同的电流，为什么电炉丝发热可以烧水，而导线几乎不发热？ 原因：导线的电阻远小于电炉丝的电阻，产生的热量少。 3.电功与电热的关系 （1）纯电阻电路 (只有电阻的电路)：电能全部转化为内能，所以W = Q ，即UIt =I2Rt。 （2）非纯电阻电路（如含电动机的电路）：电能只有一部分转化为内能，如电流通过电动机做功时，大部分电能转化为机械能。所以W > Q ，即UIt>I2Rt。 4.家用电器的多挡问题 家用电热器正常工作时的电压都是U=220 V ，由P=可知： (1)当电热器接入电路的电阻R较小时，功率P较大，电热器处于高挡位； (2)当电热器接入电路的电阻R中等时，功率P中等，电热器处于中挡位； (3)当电热器接入电路的电阻R较大时，功率P较小，电热器处于低挡位。 “双挡”的控制开关 1.短路式：如图所示，两个电阻串联，把开关与其中一个电阻并联。U一定， 由P=可知，开关闭合时，电阻R短路，R总较小，P较大，为高温挡；开关断开时，两电阻串联，R总较大，P较小，为低温挡。 2.单刀双掷式：如图乙所示，主要工作电阻R0在干路上，一条支路用导线，一条支路连接附加电阻R。当开关掷向附加电阻R的支路时，两电阻串联，此时为低温挡；当开关掷向导线支路时，只有电阻R0工作，此时为高温挡。 电流热效应的应用与控制 知识点3 1. 电流的热效应：电流通过导体，导体会发热的现象。 2. 电流热效应的应用：电熨斗、电热水壶、电吹风、电饭煲、电炉、“小太阳”等。 通 电 电炉 小太阳 3. 电流热效应的控制：很多情况下，我们并不希望用电器的温度过高，过多的电热如果不能及时散失，会产生许多安全隐患。例如，电视机的后盖有很多孔，就是为了通风散热；电脑运行时主板温度会升高，需要用微型风扇及时散热，等等。 很多用电器在工作时，虽然也会将一部分电能转化为内能，但其目的并不是利用电热，而主要是将电能转化为其他形式的能（如机械能等），这样的用电器不是电热器。例如，洗衣机和电风扇工作时，主要将电能转化为机械能；电视机工作时，主要将电能转化为声能和光能，它们都不是电热器。 点拨 不是所有的用电器都是电热器 学完本节课，你知道为什么妈妈用手摸了摸电视机后盖后，就发现萌小牛看了很久电视吗？ 课堂小结 1. 电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是因为（　C　） A. 通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B. 导线的绝热皮隔热 C. 导线的电阻远小于电阻丝的电阻 D. 导线散热比电阻丝快 C 随堂练习 2. （易错题）将规格都是“220V　180W”的一台电冰箱、一台电脑和一条电热毯，分别接入同一家庭电路中，若通电时间相同，则下列说法正确的是 （　C　） A. 电冰箱产生的热量最多 B. 电脑产生的热量最多 C. 电热毯产生的热量最多 D. 三者产生的热量一样多 C 3. 电炉工作时，电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。下列说法正确的是(　　) A．通过导线的电流小于通过电炉丝的电流 B．导线的电阻大于电炉丝的电阻 C．导线的电功率小于电炉丝的电功率 D．电流通过导线时没有产生热效应 C 4. 如图所示，甲、乙、丙、丁四个相同容器里装有质量和初温相同的煤油，每个容器放入同种材料绕成的发热线圈，其电阻R1＝R3，R2＝R4，R2＝2R1，若同时通电，经过一段时间后这四个容器中的煤油温度从低到高的顺序是（　A　） A. 甲、乙、丁、丙 B. 丁、丙、乙、甲 C. 甲、乙、丙、丁 D. 丙、丁、乙、甲 A 5. 如图所示是小明家新装的厨宝，它的特点是即开即有热水，不需要提前预热，而且可以通过调节水流大小调节水温，不需要调节加热电阻大小，其部分参数如表格所示(忽略温度对电阻的影响)。自来水管中水温为20 ℃，该水龙头某次正常工作2 min放出1.5 L温度为50 ℃的温水，已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，ρ水＝1.0×103 kg/m3。下列说法正确的是(　　) A．要使流出的水温度降低一点，应该适当减小水流大小 B．该厨宝正常工作时电路中的电流为1 A C．该次工作中水吸收的热量是3.15×105 J D．该厨宝正常工作时的加热效率约是71.6% 额定电压 220 V 额定功率 2 200 W 最高水温 60 ℃ √ 6. 如图所示，两个透明容器中密闭着等量的空气，两U形管内的液面相平，电阻丝的电阻R1＝R2＝R3，小明用图示装置进行实验，探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关，下列说法正确的是(　　) A．此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 B．通电后通过R1的电流和通过R2的电流大小相等 C．通电后，A管的液面将会比B管的液面高 D．通电后，电阻丝R1、R2的电功率之比为2:1 【点拨】由图可知，右侧两个电阻丝并联后再和左侧电阻丝串联，容器内的两个电阻丝的阻值相等，由串并联电路电流的规律可知，通过两个容器内电阻丝的电流不相等，故此实验在探究电热与电流的关系，故A错误；电阻丝的电阻R1＝R2＝R3，装置中R2、R3并联后再与R1串联，通过R1的电流I1＝I2＋I3，而I2＝I3，所以通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为21，故B错误；左右两 【答案】 C 7．某电热水壶的铭牌如图所示，其额定电流是________A；它正常工作时，60 s内产生的热量为________J。 5 6.6×104 8．在如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R1的阻值为30 Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5 A和0.2 A，则通电10 s，R2产生的热量为________J，电路产生的总热量为________J。 18 30 9. [2025潮州二模]如图所示是晨晨探究焦耳定律的实验装置，a、b为温度计，通过观察 　温度计升高的示数　可以知道产生热量的多少，已知R1＝5Ω，R2＝10Ω，这样设计的目的是探究电流通过导体产生的热量与 　电阻　大小的关系，在1min内R1和R2产生的热量之比为 　1∶2　。 温度计升高的示数　 电阻　 1∶2　 10. [2025佛山二模]如图所示，一个额定电压为2.5V的小灯泡与阻值为20Ω的定值电阻R2串联接入电路中，电源电压为6V。闭合开关后，电路中的电流大小为0.2A。求： （1） 小灯泡此时的电阻R1。 解：（1） 小灯泡与R2串联，由欧姆定律I＝可知，电路中的总电阻R＝＝＝30Ω；小灯泡的电阻R1＝R－R2＝30Ω－20Ω＝10Ω （2） 小灯泡此时的实际功率。 解：（2） 小灯泡的实际功率P＝I2R1＝（0.2A）2× 10Ω＝0.4W （3） 此电路定值电阻R2工作1min产生的热量。 解：（3） 定值电阻R2工作1min产生的热量Q＝I2R2t＝（0.2A）2× 20Ω×60s＝48J 11. [2025东莞校级模拟]学校创课小组的晓智设计了一种多挡位电热切割刀，其工作电路如图所示。电源电压为12V，R1、R2为阻值相等的两个电热丝。当S1闭合、S2断开时，电路中的电流为2A。求： （1） R2的阻值大小。 解：（1） 由图可知，当开关S1闭合、S2断开时，只有R1工作，由I＝可知，R1的阻值R1＝＝＝6Ω，根据题意可知，R2的阻值R2＝R1＝6Ω （2） 当S1、S2闭合时，电路的总功率。 解：（2） 当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，根据并联电路的特点可知，R2两端的电压U2＝U1＝U＝12V，通过R2的电流I2＝＝＝2A，根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流I＝I1＋I2＝2A＋2A＝4A，电路的总功率P＝UI＝12V×4A＝48W （3） 使用高温挡切割1min，电路产生的总热量。 解：（3） 当S1、S2都闭合时，R1、R2并联，电路中的电流最大，电功率最大，电热切割刀处于高温挡，高温挡切割1min，电路产生的总热量Q＝W＝Pt＝48W×1×60s＝2880J 电热的危害 容器中的电阻丝相同，而通过R1的电流大于通过R2的电流，通电时间相同，由Q＝I2Rt可知，电阻丝R1产生的热量多，则A管的液面将会比B管的液面高，故C正确；R1、R2的电阻相等，通过R1的电流和通过R2的电流大小之比为21，根据P＝IU＝I2R可知，R1、R2的电功率之比＝＝，故D错误。 $