15.4 焦耳定律 课件-2026-2027学年沪粤版九年级物理上册

该初中物理课件聚焦“焦耳定律”，系统梳理电流热效应、焦耳定律公式及纯电阻与非纯电阻电路区别，通过“想想议议”（电炉丝与导线发热对比）和生活实例导入，以实验探究为支架衔接知识，构建现象到规律再到应用的学习脉络。 其亮点是实验探究（用U形管、温度计转换法研究电热与电阻、电流、时间关系）和分层练习（基础填空到综合应用题如导线接头发热分析），体现科学探究与科学思维，帮助学生形成能量观念，教师可借助实例提升教学效率，学生通过规范解题步骤掌握知识。

授课教师： . 班 级： 9年级（ ）班 . 时 间： . 2024沪粤版物理九年级上册 第十五章 电能与电功率 15.4 焦耳定律 2026年7月27日 15.4 焦耳定律 练习题 一、基础知识点梳理 电流通过导体时电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。生活中的电水壶、电饭锅、电暖气等电热器，都是利用电流热效应工作的用电器，工作过程中将电能主要转化为内能。而电风扇、电动机等用电器，工作时主要将电能转化为机械能，同时会少量发热，产生多余内能。 焦耳定律是定量计算电流产生热量的核心规律，内容为：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。焦耳定律通用公式为：$$Q=I^2Rt$$，适用于所有电路的电热计算。公式中各物理量单位：电流I（A）、电阻R（Ω）、时间t（s）、产生热量Q（J）。 纯电阻电路中，电能全部转化为内能，此时电流做功等于产生的热量，即W=Q，可结合欧姆定律推导出变形式：$$Q=UIt$$、$$Q=\frac{U^2}{R}t$$。非纯电阻电路中，电能大部分转化为其他形式的能，只有少量转化为内能，因此W＞Q，只能使用原始公式$$Q=I^2Rt$$计算电热。同时，电热既有利用价值也存在危害，电器散热风扇、散热孔都是为了防止电热过多损坏设备。 二、基础填空题（巩固核心概念） 1. 电流通过导体将电能转化为______能的现象，叫做电流的热效应。 2. 焦耳定律的公式是__________，电流产生的热量与电流的______、导体的______和通电______有关。 3. 纯电阻电路中，电流做功______（选填“等于”或“不等于”）电流产生的热量。 4. 电风扇工作时主要将电能转化为______能，同时产生少量内能，因此其消耗的电能______产生的热量。 5. 家庭电路中，导线连接处电阻较大，根据焦耳定律，相同电流和时间下，连接处产生热量______，容易发热引发故障。 三、单项选择题（规避易错考点） 1. 下列用电器工作时，主要利用电流热效应的是（ ） A. 电动机 B. 电风扇 C. 电热水壶 D. 洗衣机 2. 关于焦耳定律，下列说法正确的是（ ） A. 电热大小只与电流大小有关 B. $$Q=I^2Rt$$适用于所有电路电热计算 C. 电阻越大，产生的热量一定越多 D. 通电时间越长，热量一定越少 3. 两个阻值不同的电阻串联在电路中，通电相同时间，产生热量更多的是（ ） A. 阻值大的电阻 B. 阻值小的电阻 C. 热量相等 D. 无法判断 4. 非纯电阻电路中，消耗的电能W和产生的热量Q的关系是（ ） A. W=Q B. W＞Q C. W＜Q D. 无法确定 四、简单辨析题（夯实概念区别） 1. 有同学认为“导体电阻越大，产生的电热就越多”，该说法是否正确？请说明理由。 2. 纯电阻电路和非纯电阻电路在电热、电能转化上有什么核心区别？ 五、计算题（规范解题步骤） 1. 一段阻值为10Ω的电阻丝，通过的电流为0.5A，通电20s，求电阻丝产生的热量。 2. 某电热器接入220V电路中，电阻为44Ω，纯电阻工作，通电1min，求产生的热量。 3. 一个定值电阻通电工作，5s内产生200J热量，已知电流为2A，求该电阻的阻值。 六、综合应用题（贴合考试场景） 生活中导线接头处往往比导线其他部位更容易发热老化，甚至引发火灾。请结合焦耳定律知识回答：（1）导线接头处电阻有什么特点？（2）为什么接头处更容易发热？（3）请写出两种生活中防止电热危害的措施。 七、参考答案与详细解析 填空题：1. 内；2. $$Q=I^2Rt$$、二次方、电阻、时间；3. 等于；4. 机械、大于；5. 更多。 选择题：1. C（电热器利用电流热效应工作）；2. B（焦耳定律原始公式通用所有电路）；3. A（串联电流相等，电阻越大，产热越多）；4. B（非纯电阻电能部分转化为内能）。 辨析题：1. 不正确。由$$Q=I^2Rt$$可知，电热由电流、电阻、时间共同决定，只有电流和时间相同时，电阻越大，产热才越多；2. 纯电阻电路：电能全部转化为内能，W=Q，可使用所有电热公式；非纯电阻电路：电能主要转化为机械能等其他形式能，少量转化为内能，W＞Q，只能用$$Q=I^2Rt$$计算电热。 计算题：1. 解：$$Q=I^2Rt=(0.5\mathrm{A})^2\times10\Omega\times20\mathrm{s}=50\mathrm{J}$$；2. 解：纯电阻电路$$Q=\frac{U^2}{R}t=\frac{(220\mathrm{V})^2}{44\Omega}\times60\mathrm{s}=6.6\times10^4\mathrm{J}$$；3. 解：由$$Q=I^2Rt$$得$$R=\frac{Q}{I^2t}=\frac{200\mathrm{J}}{(2\mathrm{A})^2\times5\mathrm{s}}=10\Omega$$。 综合应用题：（1）导线接头处接触不紧密，电阻比导线其他部位更大；（2）家庭电路导线串联，电流处处相等、通电时间相同，根据$$Q=I^2Rt$$，接头处电阻大，产生热量更多，因此更容易发热老化；（3）电视机、电脑设置散热孔；电动机配备散热风扇；高压导线加粗减少电阻等。 本节练习题聚焦电流热效应、焦耳定律公式应用、纯电阻与非纯电阻电路辨析、电热的利用与防止，是电学计算高频考点。重点掌握焦耳定律通用公式和变形式的适用场景，突破“电阻越大电热越多”的思维误区，结合生活实例理解电热现象，完善电学能量转化知识体系。 生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。 请举例说明。 电烙铁 电流的热效应 一 电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应 。 电炉丝和导线通过电流相同， 为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 想想议议 猜想：产生的热量可能跟电流、电阻、通电时间有关。 转化法 控制变量法 通电导体产生的热量多少跟什么因素有关? 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 1．下列利用电流热效应工作的用电器是(　　) A．电视机　　　　　 B．电风扇 C．电脑　　 D．电炉 [补充设问]电流的热效应是电流通过导体时电能转化为________的现象。 D 知识点1 电流的热效应 内能 考试考法 2．若电视机、电烙铁和电风扇上都标有“220 V 60 W”的字样，它们都在额定电压下工作相同的时间，则三个用电器中产生的热量最多的是(　　) A．电烙铁　　　　 B．电视机 C．电风扇 D．一样多 A 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 3．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．电脑里的散热风扇 C．小明妈妈用电熨斗熨衣服 D．家里使用电烤箱做比萨 B 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 R1 = 5 Ω R2 = 10 Ω 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1：研究电热与电阻关系 R1 =5Ω R2=10Ω 甲 在电阻相同、通电时间相同的情况下， 通过一个电阻的电流越大， 这个电阻产生的热量越多。 实验2：研究电热与电流关系 R1 = 5 Ω A R1 R’ S P R1 = 5 Ω t = 60 s R1 = 5 Ω t = 60 s 不足？ I = 2I1 I A R = 5 Ω R = 5 Ω R = 5 Ω I1 t = 60 s R1 = 5 Ω R1 = 5 Ω t = 120 s 实验3：研究电热与通电时间关系 在电流相同、电阻相同的情况下， 通电时间越长，电阻产生的热量越多。 通电导体产生的热量(电热)与导体的电阻、导体中的电流和通电时间的关系。 结论： 　　焦耳（James Prescott Joule，1818—1889），英国物理学家。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(电热)与电流、电阻和通电时间的关系。 焦 耳 焦耳简介 　　1．内容： 电流通过导体产生的热量跟电流的平方 成正比，跟导体的电阻成正比， 跟通电时间成正比。 　　2．公式：Q = I2Rt   　　3．单位：焦耳（J） 焦耳定律 二 　　1．在纯电阻电路中（如：电暖器，电饭锅，电炉等），当电流通过导体时，电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，这样电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W，即 　　Q = W = UIt = I2Rt = Pt =　　 　　2．在非纯电阻电路中，如当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电机的机械能： W ＞Q 电能 内能+机械能 只能用Q=I2Rt（焦耳定律）来计算电热 三、电能和电热关系 想一想 P= w t W=Pt P=UI } Q = W I= U R U=IR } P=I2R Q = I2Rt 怎样用电功率公式推导焦耳定律？ W = I2Rt } Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 W×300 s = 6480 J 　　例1：一根 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 6480 J 热量。 解: I =　 =　　　= 0.6 A U R 36 V 60 Ω 4.[原创题]小明想探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间是否有关。他连接了如图甲所示的电路进行实验，其中两个完全相同的烧瓶内都装有煤油，以及阻值为R1和R2的电阻丝(R1<R2)。 【实验思路】 (1)该实验通过____________________来反映电流通过电阻丝产生热量的多少，这里用了__________(填“等效替代法” 或“转换法”)。 温度计示数的变化 知识点2 探究影响电热的因素 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 转换法 甲 考试考法 【实验过程】 (2)为了便于比较两种电阻丝通过电流后产生热量的多少，两瓶中要装入质量相等、初温________ (填“相同”或“不同”)的煤油。 (3)为了在较短的时间内达到明显的实验效果， 实验时选用煤油而不选用水，是因为煤油的比热容________ (填“大于”“等于”或“小于”)水的比热容。 相同 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 小于 考试考法 【实验结论】 (4)通过大量实验可得出：在电流和通电时间相 同时，________越大，产生的电热越______。 【实验拓展】 (5)同组的小训安装了如图乙所示电路，可探究电流通过导体产生的热量与________的关系，装置中的电阻R3的作用主要是_________________________，通电一段时间后，________侧容器中电阻产生的热量多。 电阻 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 多 电流 使通过R1、R2的电流不同 左 乙 考试考法 例2：有一电动机，它正常工作时的电阻为5Ω，电流为5A，正常工作的电压为220V，通电10min，电动机消耗的电能为多少？产生的热量为多少？有多少电能转化为机械能？ 解：消耗的电能： W= UIt =220V×5A×600s=6.6×105J 电热Q = I2Rt =(5A)2×5Ω×600s=7.5×104J 转化为的机械能： E机=W－Q=6.6×105J －7.5×104J =5.85×105J 答：电动机消耗的电能为6.6×105焦,产生的热量为7.5×104焦，有5.85×105焦电能转化为机械能。 （一）电热的利用 利用电热孵化器孵小鸡 用来加热 电热器的优点: 清洁卫生， 没有环境污染，热效率高， 还可以方便地控制和调节温度。 四、电热的利用和防止 1.原理：利用电流的热效应来工作的。 2.核心部分：发热体，它是有电阻率大，熔点高的材料制成的 3.电热器的电热和电功的关系 因为电热器中消耗的电能只用来发热，所以 电热Q=电功W 电热器 很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。 如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热； 电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。 （二）电热的防止 5．[2025·吉林模拟改编]夏天，人们常用电热驱蚊器驱蚊，它的发热元件是一个阻值为10 000 Ω的电阻，工作电流为0.02 A，则该发热元件通电1 min产生的热量为(　　) A．200 J　　　　　B．240 J C．400 J　　　　　D．12 000 J B 知识点3 探究影响电热的因素 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 6．如图所示，电源电压为6 V且保持不变，闭合开关，电压表示数为4.5 V，电流表示数为0.5 A，若通电2 min，则电阻R1产生的热量是________J。 90 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 7．如图所示，有一款平面镜防雾膜，膜内装有电热丝，将它贴在镜背面并通电，可防止水蒸气在镜面上液化，若防雾膜的额定功率为20 W，正常工作10 min产生的热量是________J。 12 000 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 8.[新情境题]2024年5月25日至6月1日为安徽省科技周。为了准备科技活动周，学校举行了创新科技活动，爱动脑筋的小点用甲、乙两个电热丝，制作一个加热元件，甲、乙两电热丝电阻之比为2∶3，通过的电流之比为3∶1，则相同时间内产生的热量之比为(　　) A．2∶1　　　　　　　 B．6∶1 C．1∶2　　　　　 D．1∶6 B 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 9.[新考法]小乐按图连接电路，其中R1、R2、R3是三段电阻丝(R1<R2＝R3)，他将三根相同的火柴a、b、c分别固定在三根电阻丝上，闭合开关后，火柴燃烧的先后顺序是(　　) A．a、b、c　　　　　 B．c、a、b C．a、c、b　　　　　 D．c、b、a D 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 10．[2025·重庆模拟]如图所示的便携式封口机，使用电压为3 V的电源，接通电路后发热电阻温度升高，利用电流的________效应实现高温封口。若发热电阻的电阻为1 Ω，则3 s内产生的热量为________J。用该封口机封口时总是把塑料袋烫坏，应将发热电阻换成阻值更 ________的发热电阻。 热 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 27 大 考试考法 11．[2024·广州二模改编]小俊购买了一个玩具四驱车电动机，其说明书显示线圈内阻RM＝2.5 Ω，当电动机两端接上3 V电压时它正常转动，通过线圈的电流为0.4 A，则通电1 min，小电动机消耗的电能是______J，线圈产生的热量是______J。 72 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 24 考试考法 12．如图所示的是某家用电炖锅的简化电路图。电源电压为220 V，R1和R2均为加热电阻。当开关S接1时为加热状态，功率为880 W；开关S接2时为保温状态，功率为220 W。试求： (1)电阻R1的阻值是多少？ 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 解：(1)当开关S接1时为加热状态， 此时电路中只有电阻R1工作， 电阻R1的阻值R1＝ ＝55 Ω。 考试考法 12．如图所示的是某家用电炖锅的简化电路图。电源电压为220 V，R1和R2均为加热电阻。当开关S接1时为加热状态，功率为880 W；开关S接2时为保温状态，功率为220 W。试求： (2)电炖锅保温状态下工作10 min，电阻R2产生热量是多少？ 开关S接2时为保温状态，此时电阻R1与电阻R2串联。 此时电路中电流I＝ ＝1 A，由欧姆定律得，电路总电阻R＝ ＝220 Ω，电阻R2阻值R2＝R－R1＝220 Ω－55 Ω＝165 Ω，电炖锅保温状态下工作10 min，电阻R2产生的热量Q＝I2R2t＝(1 A)2×165 Ω×10×60 s＝9.9×104 J。 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 考试考法 13.[高阶思维]学校师生自制了一台电烘箱，测试时让箱内电阻丝工作一段时间后，发现箱内温度低于设计温度。为了达到设计要求，在不改变其他条件的情况下，应将箱内电阻丝换成长一些的还是短一些的？________(填“长”或“短”)一些，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 短 2 3 4 5 6 7 8 1 10 11 12 13 9 要提高箱内温度，必须使箱内电阻丝产生的热量增多，由Q＝I2Rt＝ 可知，当电源电压和通电时间不变时，应减小电阻丝的电阻，故应将箱内电阻丝变得短一些 考试考法 课堂小结 焦耳定律的实验和内容 电热的利用和防止 必做作业：从教材习题中选取； 选做作业：完成练习册本课时的习题. 作业 谢谢观看 THANKS ＝ ＝ ＝ t $