15.4 焦耳定律 学习任务单 2026-2027学年物理粤教沪科版九年级上册

15.4　焦耳定律　学习任务单 班级：________　　姓名：________　　小组：________ 学习目标 1. 知道电流热效应的现象及能量的转化情况。 2. 通过探究影响电流热效应的因素，理解焦耳定律的内容，能够利用焦耳定律公式进行简单的计算。 3. 会利用焦耳定律解释一些生活中的简单现象。 4. 举例说出生活中利用电热的实例，了解电热的危害和防治方法。 课堂探究任务 探究任务一　通电导体产生的热量与哪些因 素有关 ● 观察与思考 活动1：主要实验器材选取及作用 (1)加热材料的选用：用煤油或空气(相比水，煤油是绝缘体；煤油和空气的比热容小，可以使实验现象更明显)； (2)选择加热物质的要求：物质种类、质量和初温均相同。 ● 归纳总结 活动2：实验步骤 (1)探究电流产生的热量与电阻的关系 如图甲所示，将两个容器中的电阻丝串联起来接到电源两端，通过两电阻丝的电流相同，通电一段时间后，比较两个容器中U形管液面的高度变化情况，发现与右边容器相连的U形管液面高度变化更大一些。 结论：在______相同、______相同的情况下，电阻越______，这个电阻产生的热量越多。 (2)探究电流产生的热量与电流的关系 如图乙所示，两个密闭容器中的电阻丝阻值都是5 Ω，在右侧容器的外部，将一个5 Ω的电阻与这个电阻并联，因此通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过右侧容器中电阻丝的电流。在通电时间相同时，观察两个U形管中液面高度的变化。发现与左侧容器相连的U形管液面变化更大一些。 结论：在______相同、______相同的情况下，通过电阻的电流越______，这个电阻产生的热量越多。 (3)探究电流产生的热量与时间的关系 如图丙所示，将这套装置接到电源两端，在通电过程中，只观察与左边容器相连的U形管的液面高度变化情况，发现随着通电时间越长，U形管中液面高度变化越大。 结论：在______相同、______相同的情况下，通电时间越______，这个电阻产生的热量越多。 通电导体产生的热量与导体的电阻、通过导体的电流以及通电时间有关。电阻越大，电流越大，通电时间越长，产生的热量越多。 ● 应用 【应用1】(2025·茂名模拟)在探究“影响电流热效应的因素”实验中： 应用1图甲 应用1图乙 (1)为了探究电热器产生的热量与电流的关系，小明设计了图甲装置，在烧瓶内安装一根电阻丝，并插入一支温度计，通过比较烧瓶内液体的温度变化，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。若他想让烧瓶内液体在短时间内温度变化更明显，应选用______(选填“煤油”或“水”)，理由是______。 (2)小明先测量烧瓶内液体的温度后，闭合开关，通电30 s再测量烧瓶内液体的温度，得到温度的升高量填入表中；然后移动滑动变阻器滑片改变电流大小，重复上述操作，获得第二组数据(见下表)： 实验次数 电流/A 通电时间/s 电阻/Ω 温度升高量/℃ 1 0.3 30 10 1.5 2 0.6 30 10 6.0 由此得出结论：同一导体，在通电时间相等时，电流越______，其产生的热量越______。 (3)若要探究电热器产生热量与电阻的关系，应保持电流和通电时间相等，同时选择图乙中______(选填“A”或“B”)烧瓶与图甲中的烧瓶______(选填“串联”或“并联”)。 ● 特别提醒 特别提醒：本题考查了影响电流产生热量多少的因素的探究，实验采用控制变量法和转换法来进行。 探究任务二　焦耳定律 ● 观察与思考 　　电流通过导体产生的热量与电阻、电流和时间都有关，那么热量与电阻、电流和时间有着怎样的数量关系？通过回答下列问题，我们来学习焦耳定律的内容。 问题1: 当电流通过导体时，如果电能全部转化为内能，而没有同时转化成其他形式的能量，那么电流产生的热量Q就______消耗的电能W。 问题2：若Q＝W，由W＝______，U＝______，得Q＝______。 ● 归纳总结 焦耳定律 (1)内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。 (2)公式：Q＝I2Rt，在国际单位制中，电热的单位是焦耳，符号J。 拓展：纯电阻电路焦耳定律：电能全部转化为内能。W＝Q＝Pt＝UIt＝I2Rt＝t。 ● 应用 【应用2】(2025·广州期末)如图所示，灯泡L的额定电压为2.5 V，定值电阻R＝10 Ω。闭合开关，电压表示数为4 V，电流表示数为0.2 A。求： (1)电阻两端的电压； (2)此时灯泡的电阻； (3)经过1 min，R产生的热量。 应用2图 ● 特别提醒 特别提醒：本题考查串联电路特点、欧姆定律的计算、焦耳定律的计算。知道电路中的电流根据欧姆定律求电压，根据欧姆定律及串联电路电阻特点求电阻，根据焦耳定律求电热。 探究任务三　电流热效应的应用与控制 ● 观察与思考 　　电流通过导体产生的热量对人们来说有时是有益的，有时是有害的，我们要辩证地对待电热，请回答下列问题。 问题1：你知道的电热器有______、______、______等。 问题2：防止电热产生的危害的实例有电视机、笔记本电脑、电冰箱设置______。 课堂练习 知识点一　通电导体产生的热量与哪些因素有关 1. 标有“220 V　100 W”字样的电风扇、电热毯、电视机，正常工作1 h，放出热量最多的是 (　　) A. 电视机 B. 电热毯 C. 电风扇 D. 一样多 2. 如图为“探究通电导体产生的热量与哪些因素有关”的实验装置，下列说法正确的是 (　　) 第2题图 A. 图甲可探究通电导体产生的热量与电压的关系 B. 图乙可探究通电导体产生的热量与电阻的关系 C. 用U形管液面的高度差反映产生热量的多少 D. 图乙两容器中的电阻产生的热量一样多 知识点二　焦耳定律 3. 下列关于电流通过导体时产生的热量的说法正确的是 (　　) A. 根据Q＝I2Rt可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 B. 根据Q＝I2Rt可知，在电流一定时，电阻越大，相同时间内产生的热量越多 C. 根据Q＝UIt可知，相同时间内，电流产生的热量与电阻无关 D. 根据Q＝t可知，电阻越大，相同时间内产生的热量越少 4. 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。 第4题图 5. 在如图所示的电路中，电源电压为3 V，闭合开关后，电流表示数为0.2 A，电压表示数为2 V。求： (1)R2两端的电压； (2)R2的电阻； (3)通电1 min后电流通过R2产生的热量。 第5题图 知识点三　电流热效应的应用与控制 6. 下列实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. 家里使用电饭锅煮饭 C. 小明妈妈用电熨斗熨衣服 D. 电视机的后盖有很多小孔 7. (2026·广州模拟)如图是探究焦耳定律实验的装置图，下列说法正确的是 (　　) 第7题图 A. 通电相同时间，右侧U形管中液面高度差变化较大 B. 通电相同时间，R1、R2产生的热量之比为4∶1 C. 图示实验用来探究导体的电阻对电热的影响 D. 实验中通过R1和R2的电流相等 能力提升练 (1)用电热饭盒加热挡正常工作时，电路中的电流为多少？ (2)发热电阻R2的阻值为多少？ (3)保温挡保温10 min，共产生多少热量？ 第8题图甲 第8题图乙 额定电压 220 V 额定功率 保温挡 60.5 W 加热挡 484 W 参考答案 探究任务一　通电导体产生的热量与哪些因 素有关 归纳总结：(1)电流；通电时间；大。(2)电阻；通电时间；大。(3)电流；电阻；长。 应用1：煤油；煤油的比热容比水小；大；多；B；串联。 探究任务二　焦耳定律 观察与思考：等于；UIt；IR；I2Rt。 应用2：UR＝2 V；RL＝10 Ω；Q＝24 J。 解：(1)由题图可知灯泡与定值电阻串联，电压表测量电源电压，电流表测量电路的电流，由欧姆定律知，电阻两端的电压 UR＝IR＝0.2 A×10 Ω＝2 V。 (2)根据题意可知，闭合开关，电压表示数为4 V，电流表示数为0.2 A，由欧姆定律知，电路的总电阻 R总＝＝＝20 Ω， 由串联电路电阻的特点知，此时灯泡的电阻 RL＝R总－R＝20 Ω－10 Ω＝10 Ω。 (3)由焦耳定律Q＝I2Rt知，经过1 min，R产生的热量 Q＝I2Rt＝(0.2 A)2×10 Ω×60 s＝24 J。 探究任务三　电流热效应的应用与控制 观察与思考：电熨斗；电热水壶；电饭煲；散热装置(散热孔、散热片、散热风扇)。 课堂练习 题1：B。 题2：C。 题3：B。 题4：18。 题5：U2＝1 V；R2＝5 Ω；Q2＝12 J。 解：(1)由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R2两端的电压 U2＝U－U1＝3 V－2 V＝1 V。 (2)由I＝可得，R2的电阻 R2＝＝＝5 Ω。 (3)通电1 min后电流通过R2产生的热量 Q2＝I2R2t＝(0.2 A)2×5 Ω×60 s＝12 J。 题6：D。 题7：B。 题8：I＝2.2 A；R2＝700 Ω；Q＝36 300 J。 解：(1)用电热饭盒加热挡正常工作时，电路中的电流 I＝＝＝2.2 A。 (2)由题图乙可知，开关S接2位置时，电路为R1的简单电路，总电阻较小，电源电压不变，根据P＝可知功率较大，此时电热饭盒处于加热挡，则R1的阻值 R1＝＝＝100 Ω， 开关S接1位置时，电路为R1、R2串联，总电阻较大，电源电压不变，根据P＝可知功率较小，此时电热饭盒处于保温挡，则串联电路的总电阻 R串＝＝＝800 Ω， 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则发热电阻R2的阻值 R2＝R串－R1＝800 Ω－100 Ω＝700 Ω。 (3)保温挡保温10 min，共产生的热量 Q＝W＝P保温t＝60.5 W×10×60 s＝36 300 J。 学科网（北京）股份有限公司 $