18.4 焦耳定律（教学课件）-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦“焦耳定律”，围绕电流热效应、影响因素（电流、电阻、时间）、表达式Q=I²Rt及应用展开。课堂导入通过“电炉丝热得发红而导线不发热”的问题，衔接已学电流、电阻知识，引导学生猜想，再通过实验探究搭建从现象到规律的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，完整呈现“提出问题-猜想假设-设计实验-得出结论”过程，用控制变量法（探究电阻、电流影响）和转换法（U形管液面高度差反映热量）培养科学探究能力。结合欧姆定律推导表达式锻炼科学推理，通过电暖器、电脑散热等实例深化物理观念，助力学生建立电热认知，教师可直接使用实验设计与练习提升教学效率。

4. 焦耳定律 人教版（2024）物理（九年级 全一册） 第十八章 电功率 目录 01 目标与重难点 02 课程导入 03 新课讲解 04 总结归纳 05 课堂练习 教学目标 物理观念：认识电流的热效应，理解焦耳定律的内容与物理意义，能够运用焦耳定律解释生活中的电热现象，解决简单的电热相关实际问题，建立电热现象的基础物理认知。 科学思维：结合电功公式与欧姆定律，自主推导焦耳定律表达式，锻炼演绎推理能力；结合电流、电阻、通电时间与电热的关系，归纳物理规律，提升逻辑分析与知识迁移思维。 教学目标 科学探究：经历探究电热与电流、电阻关系的完整实验过程，熟练掌握控制变量法的运用，学会观察实验现象、处理实验信息、归纳实验结论，提升自主实验探究能力。 科学态度与责任：体会物理实验的严谨性与物理规律的实用性，感受电热现象在生产生活中的利弊，学会辩证看待物理现象，培养求真务实的科学态度与学以致用的科学意识。 教学重难点 教学难点： 1.电流的热效应、焦耳定律的内容与应用。 2.利用焦耳定律解释生活现象、解决简单实际问题。 教学重点： 1.运用控制变量法探究电热的影响因素。 2.结合已有电学公式推导、理解焦耳定律表达式。 问题：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(如图)，而导线却几乎不发热? 答案　用电器工作时都要消耗电能，都会发热，在这个过程中，电能转化为内能。 (1)以下用电器工作时有什么共同特点？能量转化是怎样的？ 电热毯 电水壶 电锅 烤箱 1.电流的热效应 (2)阅读教材第120页，完成以下内容。 ①电流通过导体时___能转化成___能，这种现象叫作电流的热效应。 ②请举出生活中的电流热效应的现象或利用电流热效应工作的用电器。 电 内 笔记本工作时会发热 电烙铁 手机工作时会发热 电熨斗 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？ 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? （1）可能与导体的电阻有关。 （2）可能与通过导体的电流有关。 （3）可能与通电时间有关。 有电流流过导体时，才会发热。 电烤炉工作时，烤丝温度高，导线几乎不发热。 电热水壶工作时，通电时间越长，水温越高，直至沸腾。 电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关？ 提出问题 猜想与假设 2.探究影响电流的热效应的因素 　　（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，两个容器中的电阻丝串联在一起接入电路。 设计实验 　　（2）实验原理 两个透明容器中密封着等量的空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。当两个密闭容器接入电路时，哪一侧U形管中液面高度变化较大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。 设计实验 　　（3）研究方法 U形管液面的高度差越大，电流产生热量越多。 通过观察U形管液面的高度差，来比较电流产生热量的多少，这种方法叫转换法。 　　①控制变量法： 在探究电流通过导体产生热的多少跟电流、电阻、通电时间的关系时，每次实验应该控制其中两个物理量不变。 　　②转换法： 设计实验 电热与电阻的关系 实验过程 R1=5 Ω R2=10 Ω A 电流：I1=I2 时间：t1=t2 控制变量 电阻：R2 > R1 (自变量) 电热：Q2 Q1 (因变量) 高度： h2 h1 I1 I2 Q1 Q2 h1 h2 实验表明： ＞ ＞ 在电流相同、通电时间相同的情况下，一段电阻丝的电阻______，这段电阻丝产生的热量______。 越大 越多 电热与电阻的关系 电热与电流的关系 实验过程 A R1=5Ω R4=5Ω R3=5Ω I1 I3 Q1 Q3 h1 h3 电阻：R1=R3 时间：t1= t3 控制变量 电流：I1 > I3 (自变量) 电热：Q1 Q3 (因变量) 高度： h1 h3 ＞ ＞ 实验表明： 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______，这段电阻丝产生的热量______。 越大 越多 电热与电流的关系 演示：电热与通电时间的关系 实验表明： 在电阻相同、电流相同的情况下，电阻丝的通电时间______，电阻丝产生的热量______。 越长 越多 实验过程 詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（1818年12月24日—1889年10月11日），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国物理学家，英国皇家学会会员。 主要成就 在研究热的本质时，发现了热和功之间的转换关系，最终发展出热力学第一定律。 用近40年的时间做了400多次实验，研究热和功的关系。即焦耳定律。 人物简介 1.焦耳定律的定义 (1)焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟____ _______成正比，跟_________成正比。 (2)焦耳定律的表达式：_______。(Q表示热量，I表示电流，R表示电阻，t表示通电时间) (3)在纯电阻电路中，电流通过导体时，电能全部转化为内能，请你运用欧姆定律来推导焦耳定律的表达式。 电流的二次方 导体 的电阻 通电时间 Q=I2Rt 答案　由欧姆定律U=IR及Q=W得：Q=W=UIt=IR·It= I2Rt。 解析：通过导线的电流全部通过电炉丝，导线中的电流跟电炉丝中的电流相等，而电炉丝的电阻比电线的电阻大得多，根据焦耳定律 Q=I²Rt 可知，在相同时间内电流通过电炉丝产生的热量比通过电线产生的热量大得多，因此电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。 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? 若 Q＝W ＝UIt 由欧姆定律 U＝IR Q＝ U I t IR I 2R t 若电流通过用电器，电能没有全部用于产生热量，例如电动机转动时消耗的电能大部分转化为机械能，则消耗的电能大于电流所产生的热量。(W ＞ Q) ⇒‌ 电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时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。 物理量 普遍适用 适用于纯电阻电路 电功 W 电热 Q W＝U I t W ＝ t ＝ I2Rt Q ＝ I2Rt Q＝W＝U I t ＝ t 注：非纯电阻电路，有 Q ＜ W 符合欧姆定律 U2 R U2 R 电功与电热的关系 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? 分析：二者没有矛盾。因为灯泡属于纯电阻性用电器，所以 Q = t 和 Q = I2Rt 这两个公式灯泡都适用。在U、t一定时，Q与R成反比；在I、t一定时，Q与R成正比。 U2 R 想想议议 解： I = U R = 36V 60Ω =0.6A Q=I2Rt=(0.6A)2×60Ω×300s=6480J t = 5min=300s 答： 5分钟内共产生6480J热量 例题：一根60Ω 的电阻丝接在36V的电源上，在5分钟内共产生多少热量？ 电流的热效应在生产生活中有着广泛的应用。 常见的家用电热器、孵化器、电烤箱、烘干机等也利用了电流的热效应。 它们的发热体都由电阻较大的电阻丝制成，工作时消耗的电能几乎全部用来产生热量，有较高的效能。 养鸡场的电热孵化器， 使孵化雏鸡规模化。 电暖器、电饭锅、电熨斗等，都是利用电热工作的。 电热的利用 电流的热效应也可能产生危害。 例如，计算机、电视机工作时电流的热效应，导致温度过高，会影响其正常工作和使用寿命。故计算机、电视机的后盖都留有小孔，计算机还装有风扇。 电脑工作时，CPU等部件的温度也会升高，需要安装散热窗、使用微型风扇及时散热。 大型电动机等大功率的用电器，都装有散热片、散热窗、电风扇等散热装置。 为了防止用电器温度过高，必须通风散热。 散热窗 焦耳定律 电流的热效应 电热的 影响因素 焦耳 定律 内容 电阻 电流 通电时间 Q = I2Rt Q = t =W U2 R Q = UIt =W 推 导 式 纯电阻电路 电热的利用和防止 电能转化为内能 小刚同学探究电流的热效应时，连接的电路如图所示，则他探究的是电流产生的热量与________________的关系。图示装置通电1min，电热丝R1产生的热量为108J，则该时间段内电热丝R2产生的热量为________J。 电流 27 答案：电流；27 解析：由图可知，R1与R2阻值相等，通电时间相同；R1在干路，R2与另一个5Ω电阻并联，因此通过R1和R2的电流不同，根据控制变量法，该实验探究的是电流产生的热量与电流的关系；设干路电流为I，由于R2和并联的电阻阻值相等，干路中的电流平分到两条支路，因此通过R2的电流 ，根据焦耳定律 产生热量 产生热量 ，由于 ，代入 得： 随着科技的进步，电动汽车充电的速度越来越快。某自主品牌的“超级快充”是在不改变输出电压的情况下，提高输出电流，从而增大充电功率，缩短充电时间。细心的小明发现，“超级快充”的充电线比普通的充电线_______________（选填“更粗”或“更细”），是因为________________________________________________________________________________________________________。 更粗 在通电时间和输出电压一定、输出电流变大时，“超级快充”的充电线电阻越小，工作时产生的热量越少，越安全 答案：更粗；在通电时间和输出电压一定、输出电流变大时，“超级快充”的充电线电阻越小，工作时产生的热量越少，越安全 解析：根据影响电阻大小的因素可知，在其他条件一定时，导线越粗，电阻越小，通过的电流越大，充电越快；由焦耳定律 可知，“超级快充”的充电线电阻越小，工作时产生的热量越少，越安全。 电流通过输电线时，由于电流的热效应，输电线上不可避免会有电能损失。电厂向外输电的功率一定，采用高压输电的方法可减小输电线上的电能损失，这主要是为了减小输电线上的(      ) A.电压 B.电流 C.电阻 D.时间 √ 答案：B 解析：根据 ，电厂向外输电功率P一定，采用高压输电即增大U，则I会减小。又因为 ，所以减小电流I可减小输电线上的电能损失。 下列事例中不属于利用电热的是(      ) A.用电饭锅煮饭 B.用电热孵化器孵小鸡 C.用洗衣机洗衣服 D.用电熨斗熨衣服 √ 答案：C 解析：用电饭锅煮饭、用电热孵化器孵小鸡、用电熨斗熨衣服，都属于利用电流的热效应，故A、B、D不符合题意。洗衣机的主要部件是电动机，电动机工作时主要是将电能转化为机械能，没有利用电热，C符合题意。 谢谢观看 Thank you $