17.3焦耳定律（课件34页）2025-2026学年九年级物理全册沪科版（2024）

(共34张PPT)
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： .
学习目标
认识到电能可以转化为热能，了解电热的应用 。
01
会用温度计测量温度。理解焦耳定律的内容、公式、单位及其简单应用 。（重点）
03
知道电流通过导体时产生的热量和电流、电阻及通电时间的定性关系 。（重、难点）
02
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？
观察与思考
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。
一、电流的热效应
电流的热效应
电烤箱
电烙铁
电热水壶
一、电流的热效应
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？
一、电流的热效应
交流与讨论
灯泡通电后，在刚开始通电不是很热，可过了一会就很热，为什么？
导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热？
电饭锅通电后为什么必须按下加热（煮饭）按钮开关才能煮熟饭？
二、电流产生的热量与那些因素有关
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。
二、电流产生的热量与那些因素有关
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
二、电流产生的热量与那些因素有关
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
二、电流产生的热量与那些因素有关
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
二、电流产生的热量与那些因素有关
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。
二、电流产生的热量与那些因素有关
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。
二、电流产生的热量与那些因素有关
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。
三、焦耳定律
焦耳定律
三、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？
三、焦耳定律
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？
三、焦耳定律
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知识点
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7
1
1．在“测量小灯泡的电功率”的实验中，我们要测额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率，在实验操作过程中，下列做法正确的是(　　)
A．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛看电流表的示数
B．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛看电压表的示数
C．手移动滑动变阻器的滑片，眼睛看小灯泡的亮度
D．手按开关，眼睛看电流表的示数和小灯泡的发光情况
B
“伏安法”测量小灯泡的电功率
2．[2024·无锡中考改编]小点进行测量额定电压为3.8 V的小灯泡的功率的实验。
【实验思路】(1)我们进行以下思考：
①实验原理：P＝______________；
②仪器选择：
③所用电路如图所示。
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电流表
电压表
UI
【实验过程】
(2)闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，分别使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压，并将电压表、电流表的示数和小灯泡的亮度记录在下表中。
实验序号 电压 U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
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1
【实验结论】
(3)完善表格，根据实验数据可得出小灯泡L的额定功率为________W，小灯泡的亮度由__________决定。
1.14
实验序号 电压 U/V 电流I/A 电功率P/W 小灯泡的亮度
① 3.0 0.28 较亮
② 3.8 0.30 正常发光
③ 4.2 0.32 过亮
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1
实际功率
3．小点和小训一起完成了“测量小灯泡正常发光时的电功率”的实验，所用器材有：蓄电池组(电压为6 V)、小灯泡(铭牌上标有“2.5 V”字样，正常发光时的电阻约10 Ω)、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线等。
【实验过程】
(1)连接电路：如图甲所示的是他们连接的部分电路，请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。
解：(1)如图所示。
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1
(2)故障分析：他们连接好电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表几乎无示数，电流表指针有偏转，则原因可能是_______________________________，接下来的操作应该是_____________________________________。
(3)移动滑片至某处时，电压表示数为2 V，为测量小灯泡的额定功率，应将滑动变阻器的滑片P向________滑动，直到电压表示数为________V时，读出电流表的示数。
滑动变阻器连入电路的阻值太大
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向右移动滑片P，观察灯泡亮度变化
右
2.5
【数据分析】
(4)移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如图乙所示的I -U图像，根据图像可得，小灯泡的额定功率为________W。
【交流反思】
(5)小点发现灯泡的电流与电压不成正比，
原因是______________________________。
0.5
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灯丝电阻随温度的变化而变化
(6)为了减小误差，小训认为应该计算出小灯泡
的平均功率。你认为他的做法是否正确？__________(填“正确”或“不正确”)，理由是___________________________________________________。
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1
不正确
在不同电压下小灯泡的实际功率不同，取平均值没有意义
4．[2025年1月合肥期末]“伏安法测电阻”和“伏安法测小灯泡的电功率”是电学中两个重要的实验，小聪同学对两个实验进行了梳理和对比，下列说法正确的是(　　)
A．两个实验的原理相同
B．滑动变阻器在两个实验中的作用仅是保护电路
C．两个实验进行多次测量的目的不同
D．两个实验都采用了控制变量法
C
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1
5．在“测量小灯泡额定功率”的实验中，琳琳同学连接的电路正确，闭合开关后灯泡发光，但无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都达不到灯泡的额定电压值，原因可能是(　　)
A．小灯泡的灯丝断了
B．电压表的量程太大
C．滑动变阻器的最大阻值太大
D．电源电压太低
D
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1
6．[2025·安庆模拟]如图甲所示的是某实验小组测量额定电压为3.8 V的小灯泡的电功率的部分电路，其中滑动变阻器的规格为“50 Ω，1 A”。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的电路连接完整，
使滑动变阻器连入电路的阻值最大。
(2)闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表
有示数，则电路故障可能是________短路，此时电流表的
示数为0.12 A，可知电源电压为________V。
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1
小灯泡
解：(1)如图所示。
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(3)排除故障并正确连接电路后，继续实验时，小华同学发现电压表无法准确显示3.8 V的示数，她更换电压表量程后，只需将电压表并联在图乙中的______(填“ab”“bc”或“ac”)之间，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2.2 V，此时小灯泡正常发光，电流表的示数为0.3 A，则小灯泡的额定功率为________W。
bc
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1.14
(4)小峰同学想用此电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”，则他_______(填“能”或“不能”)得出正确结论。
不能
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1
7．小点和小训想测量各自家中干衣机和节能灯的电功率，首先小点将家中其他用电器关闭，只让干衣机单独工作。
【设计与进行实验】经过30 min，电能表的示数从图甲变成了图乙，则干衣机在这30 min内消耗的电能为________，电能表的灯闪烁了________次，干衣机的电功率是________W。
【分析论证】考虑到电路中的电线会消耗
一部分电能，小点测得干衣机的电功率
______(填“偏大”“偏小”或“准确”)。
0.5 kW·h
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1 500
1 000
偏大
【拓展】(高阶思维)测量一只标有“220 V　10 W”字样的节能灯的额定功率时，小训利用如图所示的电能表和秒表设计了一个测量方案：将该节能灯接入220 V的测量电路中，关闭其他用电器，电路中只有该节能灯单独工作，测量出电能表显示消耗1 kW·h电能所用的时间。
经过小组讨论，发现上述方案________
(填“合理”或“不合理”)，原因是
____________________________________________。
不合理
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该节能灯消耗1 kW·h的电能，所用的时间过长
焦耳定律
电流的热效应
电阻大小
电流大小
影响电热大小的因素
通电时间
公式：
电热与电功的关系
焦耳定律
谢谢观看！