17.3焦耳定律（课件）2025-2026学年九年级物理全册沪科版（2024）

幻灯片 1：封面标题：17.3 焦耳定律副标题：探究电流产生的热量规律姓名：[你的名字]日期：[具体日期]幻灯片 2：课程导入生活现象：冬天用电暖器取暖时，电暖器会发热；电饭锅煮饭时，内胆会变得滚烫；电脑使用时间过长，主机外壳会发烫。这些现象都表明电流通过导体时会产生热量，这种现象叫做电流的热效应。问题引导：电流通过导体产生的热量与哪些因素有关？热量的多少如何计算？为什么有些用电器需要散热装置来防止过热损坏？引出主题：本节课我们就来学习电流热效应的重要规律 —— 焦耳定律，探究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。幻灯片 3：电流的热效应概念定义：电流通过导体时，电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。几乎所有用电器在工作时都会产生电流的热效应，只是有些用电器主要利用热效应工作（如电暖器、电饭锅），有些用电器则要尽量减少热效应带来的能量损耗（如电动机、电脑）。能量转化：在电流的热效应中，电能转化为内能，即\(W=Q\)（对于纯电阻用电器）。例如，电流通过电阻丝时，电能全部转化为内能，产生热量；而电流通过电动机时，大部分电能转化为机械能，少部分转化为内能产生热量。生活实例：展示电暖器、电饭锅、电熨斗、电动机等用电器的图片，说明哪些是利用热效应工作的，哪些需要减少热效应的影响。幻灯片 4：探究电热与哪些因素有关猜想提出：结合生活经验猜想，电流通过导体产生的热量可能与电流的大小、导体的电阻大小以及通电时间的长短有关。例如，电暖器的电阻丝电阻较大，通过的电流较大，通电时间越长，产生的热量越多。实验设计：采用控制变量法进行实验探究，利用如图所示的装置（两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各放一根电阻丝，串联在电路中，通过观察煤油温度的变化来比较产生热量的多少）。保持电阻和通电时间不变，改变电流大小，比较煤油温度的变化。保持电流和通电时间不变，改变电阻大小，比较煤油温度的变化。保持电阻和电流不变，改变通电时间，比较煤油温度的变化。实验器材：电源、开关、滑动变阻器、电流表、定值电阻（不同阻值）、烧瓶（带电阻丝）、煤油、温度计、导线若干。幻灯片 5：实验过程与现象实验一：电热与电阻的关系：实验 setup：将阻值不同的电阻丝\(R_1\)和\(R_2\)（\(R_1 < R_2\)）串联在电路中，保证通过的电流和通电时间相同。操作：闭合开关，通电一段时间后，观察两支温度计的示数变化。现象：阻值较大的电阻丝所在烧瓶中煤油的温度升高得更多，说明在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流产生的热量越多。实验二：电热与电流的关系：操作：保持电阻丝阻值和通电时间不变，通过调节滑动变阻器改变电路中的电流，观察同一烧瓶中煤油温度的变化。现象：电流越大，相同时间内煤油温度升高得越多，说明在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流产生的热量越多。实验三：电热与时间的关系：操作：保持电阻丝阻值和电流不变，改变通电时间，观察煤油温度的变化。现象：通电时间越长，煤油温度升高得越多，说明在电阻和电流相同时，通电时间越长，电流产生的热量越多。幻灯片 6：焦耳定律的内容与公式定律内容：英国物理学家焦耳通过大量实验研究得出：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。这个规律叫做焦耳定律。公式表达：焦耳定律的数学表达式为\(Q=I^2Rt\)，其中：\(Q\)表示电流产生的热量，单位是焦耳（J）。\(I\)表示电流，单位是安培（A）。\(R\)表示电阻，单位是欧姆（Ω）。\(t\)表示通电时间，单位是秒（s）。公式意义：该公式定量地描述了电流产生的热量与电流、电阻和时间之间的关系，适用于任何有电流通过的导体，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路。幻灯片 7：焦耳定律公式的应用例题 1：一根电阻为 5Ω 的导体，通过的电流为 2A，通电 10 分钟，电流产生的热量是多少？解：已知\(R = 5Ω\)，\(I = 2A\)，\(t = 10min = 600s\)。根据\(Q=I^2Rt\)，可得\(Q=(2A)^2×5Ω×600s = 4×5×600J = 12000J\)。答：电流产生的热量是 12000J。例题 2：一个电熨斗的电阻为 110Ω，接在 220V 的电源上，工作 5 分钟产生多少热量？解：先根据欧姆定律求出电流\(I=\frac{U}{R}=\frac{220V}{110Ω}=2A\)。再根据\(Q=I^2Rt\)，可得\(Q=(2A)^2×110Ω×300s = 4×110×300J = 132000J\)。（或直接用\(Q=W=\frac{U^2}{R}t\)，因为电熨斗是纯电阻用电器）答：产生的热量是 132000J。幻灯片 8：焦耳定律在纯电阻电路中的特殊形式纯电阻电路特点：在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，即电流做的功等于产生的热量，\(W=Q\)。公式推导：结合欧姆定律\(U=IR\)和电功公式\(W=UIt\)，可推导出焦耳定律在纯电阻电路中的其他表达式：\(Q=W=UIt\)（由\(W=UIt\)和\(W=Q\)得）。\(Q=\frac{U^2}{R}t\)（由\(U=IR\)得\(I=\frac{U}{R}\)，代入\(Q=I^2Rt\)得）。适用说明：这些特殊形式只适用于纯电阻电路（如电阻、电熨斗、电饭锅等），对于非纯电阻电路（如电动机、电风扇等）不适用，非纯电阻电路中\(W>Q\)，只能用\(Q=I^2Rt\)计算热量。幻灯片 9：焦耳定律的应用 —— 利用电热电热器原理：电热器是利用电流的热效应工作的装置，其主要组成部分是发热体，发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。常见的电热器有电饭锅、电熨斗、电暖器、电热水器等。应用实例：电饭锅：通过发热体发热将米饭煮熟，利用了电热。电熨斗：发热体发热使熨斗底板温度升高，用于熨烫衣物。电暖器：通过发热体散热来提高室内温度，在冬季取暖。图片展示：展示各种电热器的图片，说明其工作原理和利用电热的方式。幻灯片 10：焦耳定律的应用 —— 防止电热危害危害表现：电流的热效应在某些情况下会带来危害，如：电动机工作时产生的热量会使电机温度升高，若温度过高会损坏电机绝缘层，缩短使用寿命。电线中电流过大时产生的热量可能引发火灾。电脑、电视机等电器长时间工作产生的热量会影响设备性能和寿命。防止措施：安装散热装置：如电动机的散热片、电脑主机的风扇、电视机的散热孔等，加快热量散发。控制电流大小：通过保险丝、空气开关等保护装置限制电路中的最大电流，防止电流过大产生过多热量。合理使用电器：避免电器长时间连续工作，让电器有散热的时间。图片展示：展示电器的散热装置图片，说明防止电热危害的具体方法。幻灯片 11：课堂练习题目展示：焦耳定律的表达式是_____，它表明电流通过导体产生的热量跟_____成正比，跟_____成正比，跟_____成正比。一个电阻为 20Ω 的导体，通过的电流为 1A，通电 5 分钟产生的热量为_____J。某用电器接在 220V 的电源上，电阻为 440Ω，工作 1 小时消耗的电能为_____J，产生的热量为_____J（该用电器为纯电阻用电器）。下列用电器中，利用电流热效应工作的是（ ）A. 电风扇B. 电动机C. 电饭锅D. 电脑下列关于焦耳定律的说法中，正确的是（ ）A. 电流产生的热量跟电流成正比B. 电阻越大，电流产生的热量一定越多C. 焦耳定律只适用于纯电阻电路D. 电动机工作时，产生的热量可以用\(Q=I^2Rt\)计算答案讲解：结合焦耳定律的内容、公式和应用，逐一分析题目，讲解答案。幻灯片 12：课堂小结知识回顾：回顾电流的热效应概念，焦耳定律的内容、公式和适用范围，焦耳定律在纯电阻电路中的特殊形式，以及利用电热和防止电热危害的实例。核心要点：焦耳定律\(Q=I^2Rt\)是计算电流产生热量的基本公式，适用于任何电路；电流的热效应既可以被利用，也需要采取措施防止其危害。思维导图展示：以思维导图形式呈现本节课的知识框架，包括电流热效应、焦耳定律、公式应用、电热的利用与防止等内容。幻灯片 13：课后作业作业布置：完成课本上关于焦耳定律的练习题，重点练习不同电路中热量的计算。调查家中的电热器，记录它们的额定功率和电阻，计算它们正常工作时 1 小时产生的热量。为什么电视机、电脑等电器长时间工作后外壳会发烫？它们采用了哪些散热措施？请写一篇简短的说明。幻灯片 14：结束页总结语：本节课我们学习了焦耳定律，了解了电流产生的热量与电流、电阻和时间的关系，掌握了热量的计算方法，同时也知道了如何利用电热和防止电热带来的危害。鼓励语：希望同学们能将焦耳定律的知识运用到生活中，正确使用电热器，注意用电安全，同时善于观察生活中的电热现象，进一步理解物理知识与生活的密切联系！2024沪科版物理九年级全册17.3焦耳定律第十七章 电流做功与电功率授课教师： . 班 级： . 时 间： . 小明的爸爸出门前嘱咐他好好写作业，不要看电视。爸爸回来时看到他在认真写作业，电视机也没打开，很高兴，可是用手一摸电视机的后盖就发现，小明刚看过电视。你知道他爸爸是根据什么判断的吗？电油炸锅电饭煲电熨斗这些用电器通电后，都伴有热现象，这是为什么呢？电流通过导体时电能转化为内能的现象叫做电流的热效应。 电流的热效应电烤箱电烙铁电热水壶利用电流的热效应的用电器优点：清洁、无污染、热效率高，便于控制和调节等。 缺点：浪费电能，造成电线老化,影响用电器使用寿命。电流的热效应有什么利和弊？交流与讨论观察与思考电流通过导体产生的热量可能与哪些因素有关？（1）可能与通电时间有关，因为通电时间越长，用电器产生的热量越多。（2）可能与电阻有关，因为电炉丝发热，而跟电炉丝相连的铜导线却不太热。（3）可能跟电流有关，因为常听说，电流大容易引发火灾。猜想与假设（1）如图所示，控制电阻R、电流I 相同，闭合开关，每隔一定时间记录一次温度计的示数，比较通电时间对电热的影响。通电时间越长温度计示数越大实验与探究（2）相同时间内通过R的电流为I，移动R0的滑片，使通过R的电流为2I。比较R两次所产热的多少。 通过电流为2I 时比通过电流为I 时的温度高实验与探究（3）如图所示，R2＞R1，控制通过导体的电流和通电时间不变，比较温度计的示数。电阻R2温度计的示数比电阻R1温度计的示数大 实验与探究对同一电阻丝，在电流大小不变的情况下，通电时间越长，产生的热量越多。对同一电阻丝，在通电时间相同的情况下，通电电流越大，产生的热量越多。在通电电流大小不变，通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多。归纳与小结为什么选用煤油而不用水？因为煤油的比热容小，在相同情况下，煤油的温度变化大，便于观察。讨论与交流导体的电阻越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，导体产生的热量越多，那么导体产生的热量和电阻、电流及通电时间之间有什么样的定量关系？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。这个规律被称为焦耳定律。焦耳定律焦耳定律的公式及单位焦耳定律可以用公式表示为Q=I2Rt。公式中，电流I 的单位是安培（A），电阻R 的单位是欧姆（Ω），时间t 的单位是秒（s），热量Q 的单位是焦耳（J）。注意：使用焦耳定律进行计算时，单位统一用国际单位；焦耳定律主要用于计算用电器电阻部分产生的电热，因此在纯电组电路中有W=Q。电炉在使用时，电炉丝迅速热的发红，而与其相连的输电线却不怎么热，为什么？ 交流与讨论因为电炉丝和导线在电路中是串联的，流过它们的电流是相同的，但是电炉丝的电阻比导线大得多，在通电时间相同时，电炉丝产生的电热比导线产生的电热多得多，因此即使电炉丝发红导线也不怎么热。如图所示，电吹风工作时，消耗了1 000J的电能，电流在电阻线上产生的热量等于1 000J吗？电热与电功电吹风构成的电路不是纯电阻电路，电流做的功还有一部分转化为机械能，因此W