第三节 焦耳定律（教学课件）物理沪科版九年级全一册

义务教育教科书第十七章 电流做功与电功率第三节

焦耳定律上海科学技术出版社致老师、同学说明ppt使用高质量视频，资源比较大，约110MB.ppt共有68张、3段视频，可根据需要选择点播.视频资源（1）视频讲解—《探究影响导体产生热量的因素》（2）演示实验—《电流通过导体产生的热量跟电流的关系》（3）演示实验—《电流通过导体产生的热量跟电阻的关系》免责追责视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。导入新课想一想（1）导线和电熨斗是串联的，为什么电熨斗很热而导线几乎不热？（2）点亮的白炽灯泡过一会儿会烫手，说明什么？学习目标能通过实验，认识电流的热效应，了解焦耳定律，能用焦耳定律分析并解决与此相关的问题;知道电流热效应的危险性，具有安全用电的自觉行为。1.电流的热效应2.焦耳定律3.课堂总结4.作业5.综合提升训练目录导航一、电流的热效应第三节焦耳定律一、电流的热效应（1）寻找以下用电器的共同特点电热毯、电水壶、电饭煲、烤箱等。分析：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。（2）电流的热效应

电流通过导体时电能转化成内能的现象叫做电流的热效应。1.电流的热效应一、电流的热效应主要利用电流热效应工作的装置称为电热器。如图所示的电热油汀、蒸汽电熨斗、电暖器、电水壶和电炉等都是电热器。（3）电热器一、电流的热效应2.电流产生的热量与哪些因素有关【提出问题】电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关？【进行猜想】（1）电热器只有通电才会发热，它们产生的热量是否与电流有关?（2）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?它们产生的热量是否与电阻有关？（3）给水加热时，通电时间越长，水的温度越高，电流通过电热器产生的热量是否与时间有关？一、电流的热效应【设计实验】如图所示，是一个密封有空气和电阻丝并插有温度计的容器，通电时电阻丝产生的热量被空气吸收，空气的温度就会升高。因此，我们可以通过空气温度的变化来比较电阻丝产生热量的多少。实验结论：对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，空气的温度越______，表明电流产生的热量越_______。一、电流的热效应【进行实验】（1）闭合开关，若仅改变给电阻丝加热的时间，观察温度计示数的变化，能得出什么结论?实验现象：通电时间越长，温度计的示数变化越大。高多实验结论：对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通过的电流越大，空气的温度越_____，表明电流越大，产生的热量越_____。一、电流的热效应（2）若仅调节滑动变阻器，改变通过电阻丝的电流，观察温度计示数的变化，能得出什么结论?实验现象：时间一定时，电流较大时温度计的示数变化大。高多一、电流的热效应（3）将两段不同阻值的电阻丝R1和R2（R1>R2）分别密封在装有等质量空气的2个容器中个容器中，两支相同的温度计分别穿过瓶口插入容器中。请你依据电路图，将两个容器与其他器材串联起来。闭合开关，观察两支温度计示数的变化，能得出什么结论?一、电流的热效应实验结论：在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，空气的温度越___，表明电阻越大，电流产生的热量越____。实验现象：阻值较大的电阻R1对应的温度计的示数变化大。高多一、电流的热效应【实验结论】从实验可以发现，电流产生的热量跟电流大小、导体电阻以及通电时间有关。当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。一、电流的热效应视频演示——《探究影响导体产生热量的因素》一、电流的热效应3.探究电流产生的热量与哪些因素有关（第2套经典方案）（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。

【设计实验】一、电流的热效应（2）实验原理

如图所示，两个透明容器中密封着空气，U形管中液面高度的变化反映密闭空气的体积变化。同时使用两个密闭容器时，哪一侧U型管中液柱出现的高度差大，表明哪一侧的电阻丝产生的热量多。加热前加热时Δh右Δh左液面相平一、电流的热效应（3）研究方法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，每次实验应该控制两个物理量不变。

②转换法实验中通过观察U形管液面的高度差来比较电流产生热量的多少，这种研究方法叫转换法。U形管液面的高度差越大，电流产生热量越多。一、电流的热效应0.22（4）实验电路为了进行多次实验，需要改变通过两个电阻丝的电流，所以在电路中串联一个滑动变阻器，通过移动滑片改变电流。一、电流的热效应0.22【进行实验】（1）探究电流通过导体时产生的热量跟电阻是否有关？将两根阻值不等的电阻丝串联接入电路，使用学生电源供电（提供的电流大且稳定）。（2）电流通过导体时产生的热量跟电流是否有关？使两个密闭容器内部的电阻一样大，在右边容器的外部，将一个阻值相同的电阻R3和这个容器内的电阻R2并联；由于R3的分流作用，因此通过两个容器中电阻的电流不同。一、电流的热效应（3）实验记录表实验次数电流关系电阻大小/Ω通电时间关系U形管液面高度差⊿h

左右

左右左右左右1（左图）

相等510相等

2（右图）

大小相等相等

大大小小一、电流的热效应【实验结论】当电流和电阻一定时，通电时间越长，产生的热量越多。当电阻和通电时间一定时，电流越大，产生的热量越多。当电流和通电时间一定时，电阻越大，产生的热量越多。一、电流的热效应1.视频演示——《电流通过导体产生的热量跟电阻的关系》2.视频演示——《电流通过导体产生的热量跟电流的关系》【例题1】下列用电器不是利用电流热效应工作的是（）A．电饭锅 B．电热毯 C．电风扇 D．电熨斗C一、电流的热效应【解析】ABD．电热毯、电熨斗和电饭锅工作时，主要是将电能转化为内能，是利用了电流的热效应，故ABD不符合题意；C．电风扇工作时主要将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应工作的，故C符合题意。故选C。一、电流的热效应【例题2】如图是探究“影响电流热效应的因素”的实验装置，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＞R2，瓶中装有质量相等的煤油。开关闭合，电路接通一段时间后，下列对两烧瓶的对比分析和判断正确的是（）A．因为通过两电阻丝的电流相等，所以两电阻丝两端的电压相等B．因为通过乙瓶电阻丝的电流大，所以乙瓶的温度计示数变化快C．因为甲瓶中煤油的比热容要小，所以甲瓶的温度计示数变化快D．因为甲瓶中电阻丝产生的热量多，所以甲瓶的温度计示数变化快D一、电流的热效应【解析】AB．由图知：两段电热丝串联在同一电路中，所以通过的电流相同，因为R1＞R2，由欧姆定律得，R甲两端的电压大于R乙两端的电压，故AB错误；CD．已知R1＞R2，表明该实验条件下，导体的电阻越大，电流产生的热量越多。甲瓶温度计示数升高快，实验中加热的是相同质量的同种物质，说明甲瓶中电热丝产生的热量多，故C错误，D正确。所以选D。一、电流的热效应【例题3】在探究“影响电流热效应的因素”实验中：（1）为了探究电流通过电阻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，该实验通过比较________________，来判断相同时间内不同电流产生的热量多少。实验中烧瓶内液体选择了煤油而不是水，主要是因为煤油_________，吸热升温现象明显。比热容小温度计升高的示数一、电流的热效应（2）小明先测量烧瓶内煤油的温度后，闭合开关，通电30s再测量烧瓶内煤油的温度，得到温度的升高量，然后再移动滑片改变电流大小，重复上述操作，获得以下数据如表：由此得出：同一导体，_________其产生的热量越多。（3）若要探究电热与电阻的关系，可选择图乙中____（A/B）烧瓶中的电阻与甲图中的烧瓶电阻_______（串联/并联）。（4）如果利用上述实验装置探究“水和煤油吸热升温现象”，则应选择乙图中_____（A/B）烧瓶与甲图中的烧瓶并联，并将其中一烧瓶中的液体换成___________。B等质量的水串联A实验次数电流/A通电时间/s电阻/Ω升高温度/℃10.330101.520.630106.0通电时间相同，电流越大【解析】（1）煤油比水的比热容小，质量相同，吸收相同的热量，煤油的温度变化比较大，温度计示数变化明显，实验效果比较好。（2）由表格数据知，同一导体，电阻相同，通电时间相同，电流越大，温度升高量越大，说明电流产生热量越多。（3）电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关。探究电流产生热量多少跟电阻的关系，控制电流和通电时间不变，改变电阻的大小。由于串联电路中电流处处相等，通电时间相同，所以选择乙图中的B电阻与甲图中的烧瓶电阻串联。（4）“比较水和煤油比热容的大小”，可以采用质量相同，吸收热量相同的不同物质，所以选择A烧瓶，由于电阻相同，和甲图烧瓶并联，电压相同，电流产生热量相同，并且把烧瓶A的液体换成和甲图中质量相同的水。一、电流的热效应二、焦耳定律第三节焦耳定律二、焦耳定律1.内容：

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。2.公式：Q=I2Rt

公式中各物理量及其单位：I表示电流，单位是安培（A）

R表示电阻，单位是欧姆（Ω）

t表示时间，单位是秒（s）

Q表示热量，单位是焦耳（J）英国物理学家焦耳做了大量的实验，他于1841年发现了该定律。二、焦耳定律焦耳在研究热的本质时，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。他用近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。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。人物介绍主要成就3.物理学家——焦耳二、焦耳定律4.推导焦耳定律

若电流做的功全部用来产生热量，

即Q=W

因为电功W=UIt

根据欧姆定律U=IR所以Q=W=UIt=I2Rt可见，在消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出的结论与焦耳定律一致。二、焦耳定律5.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（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，即电热等于电功Q热量=W

。例如，电取暖器、电饭煲、热水器等这些用电器工作时电能全部转化为内能，产生的热量均可用下列公式计算：Q放=W总=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt

二、焦耳定律②非纯电阻电路在该类电路中，电流通过用电器时，电能主要转化为其它形式的能量，只有一部分转化为内能，即电热小于电功Q热量＜W。例如，电风扇、洗衣机等。这种情况下，计算电流产生热量的公式为：

Q=I2Rt

I表示电流，R

表示用电器（电动机）的电阻。二、焦耳定律想一想你现在明白了吗？电炉丝通电时，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？【分析】因为电炉丝与导线串联，电流与通电时间相等，但是电炉丝的电阻远大于电线的电阻，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，在相同时间内，电炉丝产生的热量远大于导线产生的热量，所以电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热。二、焦耳定律【例题4】某电热器接入220V的电路中正常工作时，其电阻丝的电阻为55Ω，则该电热器在20min内会产生多少热量?【分析】根据欧姆定律可求出通过电阻丝的电流，根据焦耳定律可求出由热器在20min内产生的热量。【解】通过电阻丝的电流I=U/R=220V/55Ω=4A电热器产生的热量Q=I²Rt=(4A)²×55Ω×20×60s=1.056×106J【答】电热器在20min内产生的热量为1.056×106J【反思】可以用电功的公式W=UIt来求解吗?也可以用电功的公式W=UIt求解。因为电热器产生的热量等于电流做的功。二、焦耳定律【例题5】某品牌的电烤箱内部简化电路如图所示，R1和R2均为电热丝。其高温挡功率为1100W，低温挡功率为440W，求：（1）电路中R1的阻值多少？（2）电烤箱在高温挡正常工作10min所产生的热量是多少J？（3）电烤箱在低温挡正常工作时，R2的功率是多少W？

二、焦耳定律6.电热的利用

电流通过导体时，使导体只发热的用电器是利用了电流的热效应，这类用电器称为电热器，而电热器的主要部分是发热体，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。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。二、焦耳定律电流的热量有时是有害的，应减小。（1）电热对家用电器的影响

例如我们的电脑在工作时，电路元件发热，温度升高，会影响到电脑的稳定性，甚至烧坏电脑CPU。人们常常采用安装散热窗、使用微型风扇等方法及时散热。7.减小电热的危害散热窗微型风扇二、焦耳定律电视机后盖电视机散热方法：在后盖开有很多孔，为了通风散热。投影仪的散热方法：除在侧壁开孔外，内部还装有电风扇，工作时电风扇转动把热量吹到机器外面，可以降低灯泡、机器内部元件的温度。散热窗散热风扇二、焦耳定律（2）电热对家庭电路的影响当家中同时使用空调、电热水器等大功率用电器时，电路中的总电流会增大，有可能超过安全值，过多的电热会使导线的绝缘层损坏，引起线路故障，甚至引发火灾。对此，人们往往把输电线路采用电阻率较低的铜线（而非铁线），并且增加了横截面积，从而减小了导线的电阻，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，也就减小了电流在导线上产生的热量。你还能列举生产生活中利用电热或减小电热危害的实例吗?二、焦耳定律【例题5】电流具有热效应，学习了电流的热效应后，关于电热的下列几个说法错误的是（）A．电热会烧毁电器元件，引发火灾，有百害而无一利B．电流通过任何用电器都或多或少地会产生热量C．因为电流过大产生电热而烧坏局部电路，可用于整体电路的保护D．为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热A【解析】A.电流的热效应有不利的因素，如电热会烧毁电器元器件，引发火灾。但在我们生活中和许多产业中都要用到电热．如家里的电饭锅、电熨斗，养鸡场的电热孵化器等都是利用电热的，故选项A错误；B.任何用电器中都有导线，导线都有电阻，当电流经过电阻时，就会产生热量，所以选项B的说法是正确的；C.保险丝是用电阻率大而熔点低的材料制成的，当电流过大时，它由于温度升高而熔断，切断电路，起保护作用，所以选项C正确；D.为防止电热带来的危害，要尽量减少电热的产生并考虑如何加快散热，目的是为了防止由于温度过高而损坏用电器，选项D正确．故选A.二、焦耳定律三、课堂总结第三节焦耳定律课堂总结

电流的热效应焦耳定律焦耳定律四、作业第三节焦耳定律作业【解析】主要利用电流的热效应工作的有电水壶。电视机工作时，主要将电能转化为光能和声能，不是利用电流的热效应；洗衣机、电吹风工作时主要把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应；电磁炉通上交替变化的交流电时，在台板与铁质锅底之间产生强大的交变磁场，磁感线就穿过锅底，使锅底感应产生大量强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就产生大量的热，将饭菜煮熟，不是利用电流的热效应工作的；电水壶工作时主要把电能转化为内能，是利用了电流的热效应。1．电视机、电吹风机、电磁炉、洗衣机、电水壶等常见用电器中，主要利用电流的热效应工作的有哪些?作业

2．一电热器电阻丝的电阻为120Ω，接在220V的电路中，通电15min产生__________ J的热量。3.63×105作业【解析】由焦耳定律Q＝I2Rt可知，电热丝产生的热量与电流大小、电阻大小和通电时间有关。ABD．仅知道通电时间相同、电热丝甲放出的热量多，不能直接判定电阻、电流与电压的大小，故ABC不符合题意；C.时间相等，电热丝甲比电热丝乙放出的热量多，放出的热量就是消耗的电能，所以甲消耗电能一定比乙消耗电能快，故C符合题意。故选C。3．在相等的时间内，电热丝甲比电热丝乙放出的热量多，选择下列说法中正确的选项并说明理由。A．甲的电阻一定比乙的电阻大B．甲两端的电压一定比乙两端的电压高C．甲消耗电能一定比乙消耗电能快D．通过甲的电流一定比通过乙的电流大C作业

4．有两个电阻R1和R2，R1:R2=1:2。当两个电阻串联时，相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比为______；当两个电阻并联时，相同时间内电流通过两个电阻产生的热量之比为__________。1:22:1作业【解析】（1）根据Q＝I2Rt可知，通过它的电流为（2）当通过它的电流增大1倍时，在相同的时间内产生的热量是Q=I²Rt=(4A)²×20Ω×60s=1.92×104J5．某导体电阻为20Ω，通电1min产生的热量是4800J。求：（1）通过它的电流；（2）当通过它的电流增大1倍时，在相同的时间内产生的热量。

作业【解析】电动机因发热损失的功率P热=U电阻I电阻=I2R=(5A)2×1Ω=25W6.*一台电动机的额定电压是220V，其电阻是1 Ω。正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为______W。25

1.电线通电后会发热是什么原因导致的？答：因为电线也有电阻，根据焦耳定律可知，电线也会发热。2.给电饭煲通电后，电饭煲里的发热盘非常热，但是连接电饭煲的导线却不怎么热，这是为什么?答：因为发热盘与导线串联，所以电流相等，又因为发热盘的电阻比导线大得多，根据焦耳定律公式Q=I2Rt可知，通电的时间相同，发热盘产生的热量比导线大得多，所以发热盘非常热而导线却不热。作业六、综合提升训练第三节焦耳定律【解析】华为的麒麟芯片体积小，元件密集，是因为它采用了半导体材料制造。当芯片中有电流通过时，由于芯片元件存在一定的电阻，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电流通过电阻时会产生热量。这种现象称为电流的热效应。在芯片中，这种热效应会导致芯片温度升高，如果温度过高，可能会影响芯片的性能和寿命。综合提升训练1.如图所示，华为的麒麟芯片体积小，元件密集。制造该芯片的材料是________（选填“导体”、“半导体”或“超导体”），当芯片中有电流通过时，由于芯片元件有_______，不可避免地会产生热量，这种现象称为电流的_______效应，为了不影响芯片的性能，通常让散热部件与芯片紧密结合，来降低芯片的温度。热半导体电阻【解析】①家庭电路中，电压U=220V，二个用电器的功率相同；②电风扇工作时，主要把电能转化为机械能，产生的热量很小；电热毯工作时把电能几乎全部转化为内能，所以产生热量多的是电热毯。所以选B.

综合提升训练2.将规格都是“220V80W”的一台电风扇和一床电热毯，都接入家庭电路中，通电时间相同，则下列说法正确的是（

）A.电风扇产生的热量多B.电热毯产生的热量多C.二者产生的热量一样多

D.无法比较二者产生的热量

B【解析】根据焦耳定律Q=I2Rt，当导线中的电流、通电时间一定时，引起电热过多的原因是电阻太大；因为材料、长度、横截面积、温度都影响电阻，由生活经验可知，商家不能通过长度、温度作弊的，只能从材料、横截面积方面，所以应该是导线太细导致电阻过大的原因。故选D。综合提升训练3.小华的爷爷购买了一个电热水器，使用时发现通电不长时间，其电源线很热，甚至能闻出橡胶的焦味，于是决定用他学过的物理知识向消费者协会投诉，他可从以下哪个方面的鉴定提出投诉（）A．电压太高 B．导线太短 C．导线太粗 D．导线太细D综合提升训练4.用如图的装置探究影响电流热效应的因素，电阻丝R1和R2分别密封在两只完全相同的烧瓶中，且R1＜R2，瓶中装有质量相等的煤油。下列说法正确的是（）A．该装置用来探究电流热效应与电流大小的关系B．闭合开关后，装R1电阻丝的烧瓶中温度计示数上升较快C．实验中，通过温度计示数的变化来比较电阻丝产生热量的多少D．观察实验现象可知：在其它条件相同时，电阻越大产生的热量越少C综合提升训练【解析】①由图知，两电阻丝串联，电流、通电时间都相同，但电阻不同，故该实验探究的是电流产生的热量与电阻的关系，故A错误；②由焦耳定律Q=I2Rt可知，电流和通电时间相同时，电阻越大，放出的热量越多，由于R1＜R2，故R2放出的热量多，温度计示数升的高，故B与D错误；③通电后电流通过电阻丝做功，产生