(共28张PPT)
初中物理
人教版九年级物理第十八章第四节 焦耳定律
焦耳定律
热水器提供热水
电暖气提供热量
下图中这些生活用热来自哪里？
电熨斗温度很高
电烤箱用来热食品
电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
知识拓展
电流的热效应
电流的磁效应
电流的三大效应
电流的化学效应
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
想想议议
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
猜想与假设
1、电热可能与导体电阻有关
电阻越大，电流热效应越大
2、可能与电流大小有关
电流越大，电流热效应越大
通电时间越长，电流热效应越大
3、可能与通电时间长短有关
设计实验
讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
讨论2、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫转换法。
原理：利用气体的热胀冷缩。
器材：两个透明容器中密封着等量的空气，容器中各有一段电阻丝，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而得出电热的多少。
实验装置
原理：利用气体的热胀冷缩。
器材：两个透明容器中密封着等量的空气，容器中各有一段电阻丝，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而得出电热的多少。
实验1：研究电热与电阻关系
R1 = 5 Ω
R2 = 10 Ω
A
在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
结论：
实验2：研究电热与电流关系
实验2：研究电热与电流关系
I = 2I1
I
A
R = 5 Ω
I1
在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
R = 5 Ω
R = 5 Ω
结论：
焦耳（1818—1889），英国物理学家。用近 40 年的时间做了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。他的研究为能量守恒定律奠定了基础。
焦 耳
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。
热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可表示为：
Q = I2Rt
焦耳定律
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 就等于消耗的电能W，即
Q = W = UIt = I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2．当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电动机的机械能：
W＞Q热
电能 内能+机械能
电能和电热关系
5min内电阻丝上产生的热量：
Q = I2Rt
=(0.6 A)2×60 Ω×300 s
= 6 480 J
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
解:
例题
I = = = 0.6 A
U
R
36 V
60 Ω
通过电阻丝中的电流：
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
想想议议
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。
1．电热的利用
利用电热孵化器孵小鸡
用来加热
电热的利用和防止
电热器的发热体：
电阻大、熔点高
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。
工作原理：电流热效应
电热器：用电来加热的设备。
防止方法：
散热窗、散热片、散热风扇、通风等
结束
电热的危害和防止
1、电流通过导体时，电转化为热的现象，叫电流的热效应。
2、焦耳定律：Q=I Rt
3、利用电流热效应来工作的用电器叫电热器，电热器的发热体：电阻大、熔点大。
4、要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害。
课堂小结
课堂练习
1.将规格都是“220V 100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入220V的电路中，通电时间相同，电流通过它们产生的热量最多的是（ ）
A．电烙铁 B．电视机
C．电风扇 D．一样多
A
2.电炉的电阻丝热得发红，而与它串联的铜导线却不发烫，这是因为铜导线（ ）
A．电阻较大 B．电阻较小
C．通过的电流较大
D．通过的电流较小
A
3.一台直流电动机，线圈电阻为0.5Ω，接在12V的电源上时，通过的电流为2A，（1）这台电动机工作5min消耗多少电能？（2）有多少电能转化为机械能？
W机=W-Q=7200J-600J=6600J
解：（1）消耗的电能：
W=UIt=12V×2A×300 s=7200J
（2）五分钟，电流通过电动机产生的热量：
Q = I2Rt=(2A)2×0.5 Ω×300 s= 6 00 J
作业布置
1.完成本节动手动脑学物理
2.完成本节对应练习登陆21世纪教育 助您教考全无忧
《焦耳定律》教案
【教学目标】
1.知识与技能
理解焦耳定律。
知道理解和防止电热的场合和方法。
2.过程与方法
通过实验探究电流的热效应与电流、电阻的关系。
3.情感态度和价值观
具有对科学的求知欲、乐于探索日常生活中的物理学道理，乐于参与观察、实验、制作等科学实践活动。
【教学重点】
电流产生的热量与电流、电阻大小之间的关系。
【教学难点】
理解焦耳定律。
【教学方法】
合作 探究 交流
【教学用具】
多媒体课件 焦耳定律演示器
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、创设情境 导入新课
展示图片，讨论热量的来源，以此引入新课
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电热水器提供热水 电暖气提供热量 电熨斗熨烫衣物 电烤箱烘烤食品
二、探究新知
（一）电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
生活中，许多用电器通电后，都伴有热现象产生。请举例说明。
电暖气 电饭锅 电热孵卵器 电热毯等。
( http: / / www.21cnjy.com )
知识拓展
电流的三大效应
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
电流的热效应 电流的磁效应 电流的化学效应
想想议议
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
电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关
猜想与假设
1、可能与导体电阻大小有关
电阻越大，电流热效应越大
2、可能与电流大小有关
电流越大，电流热效应越大
3、可能与通电时间长短有关
通电时间越长，电流热效应越大
设计实验
讨论1、当一个物理量被猜测与多个因素有关，应用什么方法去研究？
控制变量法
讨论2、用什么方法和器材去观察那些不可见的物理量？
利用物理量产生的效应来观察不可见的物理量的方法叫转换法。
实验原理：利用气体的热胀冷缩。
实验器材：两个透明容器中密封着等量的空气，容器中各有一段电阻丝，U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化，从而得出电热的多少。21教育网
实验装置：
( http: / / www.21cnjy.com )
实验1：研究电热与电阻关系
( http: / / www.21cnjy.com )
结论：在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。
实验2：研究电热与电流关系
( http: / / www.21cnjy.com )
播放多媒体视频
结论：在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。
焦耳英国物理学家。用近 40 年的时间做 ( http: / / www.21cnjy.com )了 400 多次实验，研究热和功的关系。通过大量的实验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。他的研究为能量守恒定律奠定了基础。2·1·c·n·j·y
焦耳定律内容：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。
热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可表示为：
Q = I2Rt
电能与电热的关系
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 就等于消耗的电能W，即【来源：21·世纪·教育·网】
Q=W=UIt=I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
2．当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电动机的机械能：电能转化为机械能，W>Q
例题
一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量
解：电阻丝中的电流：
5min电热丝产生的热量：
Q = I2Rt =(0.6 A)2×60 Ω×300 s = 6 480 J
想想议议
额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小 ( http: / / www.21cnjy.com )，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
答：前者说电阻越小，正常工作时单位时间内产 ( http: / / www.21cnjy.com )生的热量越多，前提条件是电压相同；而后者说，电阻越大，单位时间内产生的热量越多，前提条件是电流相同，两者并不矛盾。所以我们在应用公式时应该特别注意条件。21·cn·jy·com
（2） 电热的利用和防止
1.电热的利用
用来加热 电热孵卵器21·世纪*教育网
电热器：用电来加热的设备。
电热器的发热体：电阻大、熔点高
工作原理：电流热效应
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。
电热的危害与防止
防治方法：散热窗、散热片、散热风扇、通风等
三、课堂小结
1、电流通过导体时，电转化为热的现象，叫电流的热效应。
2、焦耳定律：Q=I2Rt
3、利用电流热效应来工作的用电器叫电热器，电热器的发热体：电阻大、熔点大。
4、要从通风、散热等角度来有效地防止电热的危害。
4、课堂练习
1.将规格都是“220V ( http: / / www.21cnjy.com )100W”的一台电风扇、一台电视机和一把电烙铁，分别接入220V的电路中，通电时间相同，电流通过它们产生的热量最多的是（ A ）www.21-cn-jy.com
A．电烙铁 B．电视机
C．电风扇 D．一样多
2.电炉的电阻丝热得发红，而与它串联的铜导线却不发烫，这是因为铜导线（ A ）
A．电阻较大 B．电阻较小
C．通过的电流较大
D．通过的电流较小
3.一台直流电动机，线圈电阻为0.5Ω ( http: / / www.21cnjy.com )，接在12V的电源上时，通过的电流为2A，（1）这台电动机工作5min消耗多少电能？（2）有多少电能转化为机械能？21世纪教育网版权所有
解：（1）消耗的电能：
W=UIt=12V×2A×300 s=7200J
（2）五分钟，电流通过电动机产生的热量：
Q = I2Rt=(2A)2×0.5 Ω×300 s= 6 00 J
W机=W-Q=7200J-600J=6600J
5、作业布置
1.完成本节动手动脑学物理
2.完成本节对应练习
板书设计
18.4 焦耳定律
1、电流的热效应
2、实验演示电热的影响因素
3、焦耳定律
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。
热量用Q表示，电流用I表示，电阻用R表示，时间用t表示，则焦耳定律可表示为：
Q = I2Rt
纯电阻电路： Q=W=UIt=I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电炉子等。
当电动机工作时，消耗的电能主要转化为电动机的机械能：电能转化为机械能，W>Q
四、电热的利用与防止
【教学反思】
本节主要内容是电流通过导体时，电能 ( http: / / www.21cnjy.com )转化为内能时与电流、电阻、通电时间有关；电热的利用和防止。本节课的设计理念体现了从生活走向物理，从物理走向社会，注重科学的探究，激发学生的学习兴趣，培养良好的思维习惯。通过学生的观察和生活经验，提出问题，进行分析，共同归纳总结。教学中应该充分地相信学生，给学生活动的空间，真正的让学生成为学习的主人，充分发挥学生的主体作用，充分调动学生学习的积极性，培养了学生解决问题的能力，并将所学到的知识与实际相联系， 使学生达到学以致用。21cnjy.com
R1=5Ω
R2=10Ω
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 5 页 （共 5 页） 版权所有@21世纪教育网登陆21世纪教育 助您教考全无忧
《焦耳定律》练习
1.夏天常用的电热驱蚊器是利用电流的 ( http: / / www.21cnjy.com )___________效应工作的。其发热元件正常工作时的电阻为8800Ω，接在家庭照明电路中正常工作l00s产生的热量是___________J。
答案：热 550
2.两个电阻A和B，在一定温度下，电流 ( http: / / www.21cnjy.com )与其两端电压的关系如图所示，A电阻为 Ω，将他们并联后接在电压为2.5V的电源上，通过它们的总电流是 A，这时A电阻在1s内所产生的热量是 J。 21*cnjy*com
3．下列用电器，利用电流热效应工作的是 （ ）
A．手机 B．电热杯 C．电视机 D．电冰箱
答案：B
答案：A
4．（2016 扬州）电炉中的电阻丝通电一段时间后变得很烫，而连接的导线却不怎么热，主要是（ ）
A．通过导线的电流小于通过电阻丝的电流 B．导线的绝热皮隔热
C．导线的电阻远小于电阻丝的电阻 D．导线散热比电阻丝快
5.（2014衡阳）将两根电阻 ( http: / / www.21cnjy.com )丝R1、R2分别插入甲、乙两瓶等量煤油中，串联接入电路，R1:R2=2:3，通电一段时间后，R1、R2产生的热量之比为（ ）21教育名师原创作品
A．3:2 B．2:3 C．4:9 D．9:4
6．（2016 临沂）一个标有“220V 440W”的电热器，当通过它的电流为1A时，它的实际功率（ ）21教育网
A．等于额定功率 B．大于额定功率 C．小于额定功率 D．无法判断
7．（2016 青岛）通过一根电阻丝的电流为2A，通电1min产生了2.64×104J的热量，它的电阻是（ ）21cnjy.com
A．66Ω B．6600Ω C．110Ω D．220Ω
8.（2014昆明）当一个电阻的阻值为 ( http: / / www.21cnjy.com )R时，将它接在电路中通电一段时间，产生的热量为Q。如果要使它产生的热量为2Q，下列办法中可行的是（ ）21·世纪*教育网
A．将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的1/2
B．将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的1/2
C．将电阻变为原来的1/2，通电时间变为原来的2倍
D．将电压变为原来的1/2，电阻变为原来的2倍
答案：A
9．（2016 南充）已知一台直流电动机两端的电压为6V，通过电动机的电流为2A，线圈的电阻为0.5Ω．则在1min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为（ ）21*cnjy*com
A．720J，120J B．720J，720J C．720J，600J D．600J，120J
10.（2014娄底）圆圆同学在探究“电流通过导体产生热的多少与什么因素有关”时采用了如图所示的实验装置．请仔细观察甲、乙两图。
甲 乙2·1·c·n·j·y
（1）实验中通过观察两个U形管中 的变化来比较电流通过电阻丝产生的热量的多少。
（2）你认为甲图所示的装置是用来研究电流通过电阻丝产生的热量与＿＿的关系。
（3）由乙图所示的实验现象可以得到的结论是 ( http: / / www.21cnjy.com )在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过电阻的 越大，电阻产生的热量越多。2-1-c-n-j-y
（4）该实验采取的探究方法是 。
11.如图甲所示，是某电饭煲的铭牌，图乙是其电路原理图。试求：
（1）在电饭煲中装满20℃的水，将其接入家庭电路中加热至沸腾，需要吸收多少热量？（1标准大气压下）[c水=4.2×103J/（kg·℃）]【版权所有：21教育】
（2）加热过程中，消耗的电能是多少？
（3）R2的阻值是多大？
答案与解析
1.热；550
2.5；0.75；1.25
解析：（1）由图象可知：对于元件A电阻当UA=1.5V时，IA=0.3A，
由欧姆定律得：；
（2）当将A和B并联后接在电 ( http: / / www.21cnjy.com )压为2.5V的电源上时，由图可知：A的电流是0.5A，B的电流是0.25A，A和B并联在电路中，干路电流等于各支路的电流之和，干路电流是I=IA+IB=0.5A+0.25A=0.75A；
（3）电阻A在1s内产生的热量QA=WA=UIAt=2.5V×0.5A×1s=1.25J。
3.B 4.C 5.B 6.C
7.C
解析：根据焦耳定律可知：。
8.A
解析：A.将电压变为原来的2倍，通电时间变为原来的，由可知，产生的热量变为2Q，故A正确；B.将电阻变为原来的2倍，通电时间变为原来的 ，由可知，热量变为原来的四分之一，故B错误；C.将电阻变为原来的 ，通电时间变为原来的2倍，由可知，热量变为原来的4倍，故C错误；D.将电压变为原来的 ，电阻变为原来的2倍，由可知，热量变为原来的 ，故D错误。【来源：21·世纪·教育·网】
9.A
解析：因电动机不是纯电阻电路，电动机产 ( http: / / www.21cnjy.com )生的热量与消耗的电能并不相等，故电动机产生的热量：Q=I2Rt=（2A）2×0.5Ω×60s=120J；21世纪教育网版权所有
电动机消耗的电能为W=UIt=6V×2A×60s=720J。
10.（1）液面高度；（2）电阻；（3）电流；（4）控制变量法和转换法
解析：（1）电流通过导体产生热量的多少不能直接观察，但液体温度的变化可以通过液面高度差的变化来反映，这种研究方法叫转化法；【出处：21教育名师】
（2）如图甲，两个电阻串联在电路中，电流相同，通电时间相同，电阻不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电阻的关系；www-2-1-cnjy-com
（3）图乙装置中一个5Ω的电阻与两个5 ( http: / / www.21cnjy.com )Ω的电阻并联后再串联，根据串联电路的电流特点可知，右端两个电阻的总电流和左端的电阻电流相等，即I右=I左，两个5Ω的电阻并联，根据并联电路的电流特点知I右=I内+I外，所以，I左＞I内，烧瓶内的电阻值都是5Ω，阻值相等，通电时间相等，电流不同，运用控制变量法，探究电流产生热量跟电流的关系；【来源：21cnj*y.co*m】
（4）实验中采用的是控制变量法和转换法。
11.（1）1.008×106J；（2）1.12×106J；（3）913Ω
解析：（1）水的体积V=3L=3×10-3m3，
水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×3×10-3m3=3kg，
将水烧开水吸收的热量：
Q=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（100℃-20℃）=1.008×106J；21·cn·jy·com
（2）消耗的电能：
；
（3）由电路图可知，开关S与触点a连接时，只有电热丝R1接入电路，此时电饭煲电功率为880W，电热丝电阻：；www.21-cn-jy.com
开关S与触点b连接时，电热丝R1和R2串联接入电路，此时电饭煲保温功率为50W，电路总电阻：
；所以R2=R-R1=968Ω-55Ω=913Ω。
甲
乙
R1
R2
电饭煲铭牌 型号XXX
额定电压220V 加热功率880W
保温功率50W 容积3L
热效率90%
甲
220V
a
b
S
R1
R2
A
B
乙
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