九年级物理焦耳定律[人教版]

5. 电流的热效应和电阻的发热效应
6. 电功与电热的关系
7. 电功率与热功率的关系
8. 焦耳定律与能量守恒定律的关系
9. 焦耳定律在生活中的应用：电热器、电饭煲等
10. 实验器材的选择和使用
11. 实验数据的处理和分析
12. 安全注意事项
13. 焦耳定律的发现者和命名
14. 焦耳定律的意义和影响
15. 焦耳定律的局限性
10. 安全须知：针对实验操作，准备安全须知，向学生讲解实验过程中的注意事项和应急处理方法，确保实验安全。
教学实施过程
1. 课前自主探索
教师活动：
- 发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。
- 设计预习问题：围绕“焦耳定律”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。
2. 辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源，以便在课堂上进行展示和讲解，帮助学生更好地理解和掌握焦耳定律的相关概念和原理。
3. 实验器材：本节课涉及实验操作，需要准备实验所需的器材，如电阻、电流表、电压表、热电偶等，并确保实验器材的完整性和安全性，以便学生能够安全地进行实验观察和数据分析。
6. 电阻的发热效应：电阻是电流通过导体时产生热量的原因，电阻的发热效应。
7. 电功与电热的关系：电功是电流通过导体时所做的功，电热是电流通过导体时产生的热量，它们之间的关系。
8. 电功率与热功率的关系：电功率是单位时间内电流所做的功，热功率是单位时间内电流产生的热量，它们之间的关系。
9. 焦耳定律与能量守恒定律的关系：焦耳定律是能量守恒定律在电流热效应方面的具体表现。
作用与目的：
- 巩固学生在课堂上学到的焦耳定律知识点和应用技能。

R
在实际问题中主要涉及电炉、电饭锅、电烤箱等电热器. 2.比较导体放出热量多少. (1)在电流相同时，根据Q=W=I2Rt，电阻越大，相同时间内 放出的热量越多； (2)在电压相同时，根据 Q W U2 t，电阻越小，相同时间
R
内放出的热量越多.
(1)在并联电路中，电阻两端的电压相同，
U2
电热功率:
P1 P2
R1 U2
R2 R1
R2
(2)在串联电路中，通过电阻中的电流相等，电热功率
P1 P2
I2R1 I2R 2
R1 R2
考考你
电炉丝和导线通过的电 流相同。为什么电炉丝 热的发红，而导线却几 乎不发热？
原因：导线与电热丝串联，电流、时间 都相同，导线电阻远小于电炉丝电阻， 依Q= I2Rt所以导线产生的热量少。
想想议议
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?
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。
消耗的电能（总的）为： W=UIt=220V×0.3A×300s=19800J 机械能(有用）：19800J-5400J=14400J
效率=有用/总的：=14400J/19800J=72.7%
二、电热的计算 1.消耗的电能全部转化为热能的用电器(纯电阻电路)，消 耗的电能等于放出的热量，即I2Rt =Q=W=Pt=UIt U2 t，
电功 = 电热：W=Q = UIt =I2Rt =U2t/R

物
理
第4节 焦耳定律
9年级
第十八章 电功率
新课标要求
内容要求 3.4.6 通过实验，了解焦耳定律。能用焦耳定律说明 生产生活中的有关”的是新增内容。
学习导引
1.电流的热效应 （1）概念：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。 （2）利用电流的热效应来工作的用电器叫做电热器，如 电饭煲 、 电热水壶、
C.电烙铁产生的热量最多 D.三者产生的热量一样多
2.下列事例属于防止电流热效应产生危害的是（ B ）
A.养鸡场使用电热孵化器孵小鸡 B.电脑里的散热风扇
C.小明妈妈用电熨斗熨衣服
D.家里使用电烤箱做披萨
达标检测
3.如图所示，给电炉通电后，电炉丝热得发红，而用手触摸与之连接的导线却 不觉得烫手，这是因为（ D ） A.电流通过导线时没有产生热效应 B.通过电炉丝的电流比通过导线的电流大得多 C.电炉丝的电阻比导线的电阻小得多 D.电炉丝消耗的电功率比导线消耗的电功率大得多
电熨斗 就属于电热器。 （3）实验表明：①在电流相同、通电时间相同时，电阻越大，这个电阻产生的 热量越 多 ；②在电阻相同、通电时间相同时，通过一个电阻的电流 越 大 ，这个电阻产生的热量越多。
学习导引
（4）实验中主要运用的实验方法：①转换法（如实验中通过U形管中 液面高度差 反映导体产生热量的多少）；② 控制变量 法（如在探究导体
考点解读
【例5】如图所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S，当滑动变阻器的阻值为10 Ω时，电压表的示数为10 V，此时电动机正常工作；若电动机内部线圈的电阻 为2 Ω，则通电10 min电流通过电动机内部线圈产生的热量是 48 J，电动 机消耗的电能是 1 200 J，转化成的机械能是 1 152 J。

欧姆定律
在同一电路中，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。即I=U/R。
欧姆定律的应用
利用欧姆定律可以求解电路中的电流、电压和电阻等问题。例如，已知电路中的电压和电阻，可以求 出电流；已知电路中的电流和电阻，可以求出电压；已知电路中的电流和电压，可以求出电阻。
串联和并联电路特点
重要性
焦耳定律是电学中的基本定律之一，对于理解和分析电路中的热 效应具有重要意义。同时，它也是后续学习电热器、电功率等知 识的基础。
教材版本及内容概述
教材版本
本课件基于人教版初中物理九年级全册教材编写。
内容概述
本课件主要涵盖了焦耳定律的定义、公式、实验验证以及其在生活中的应用等 内容。通过实验和案例分析，帮助学生理解和掌握焦耳定律，并培养其运用所 学知识解决实际问题的能力。
初中物理人教版九年级全册《 焦耳定律教学》课件
汇报人:XX
2023-12-19
目
CONTENCT
录
• 课程介绍与背景 • 基知识回顾 • 焦耳定律的推导与理解 • 实验探究：验证焦耳定律 • 焦耳定律在生活中的应用 • 课堂互动与拓展延伸
01
课程介绍与背景
焦耳定律的定义和重要性
焦耳定律定义
焦耳定律是描述电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和时间 之间关系的定律。
实验器材准备及操作步骤
5. 断开开关，更换另 一规格的电阻丝，重复 4. 闭合开关，通电一段 步骤2至4。 时间（如1分钟），记 录此时温度计的示数。 3. 向烧杯中倒入适量的 煤油，将温度计插入煤 油中，记录初始温度。
6. 分析实验数据，得出 结论。
数据记录、处理与结果分析
数据记录
在实验过程中，需要记录不同规格电阻丝的电阻值 、电流值、电压值以及通电前后煤油的温度变化值 。

路，在不同挡位时总电压不变(220 V)，根据P＝ U 2 可
R
知，总电阻最小时，总功率最大，用电器处于高温挡；总 电阻最大时，总功率最小，用电器处于低温挡． ②常见的三种挡位问题
电路图
短路式 （并联式） （单刀双掷类）
低温挡
高温挡
S闭合、S1断开，R1、 S、S1都闭合，只有
R2串联，R总 ＝R1＋R2 R1 接入电路，R总＝R1
P热＝I2R W＞Q P电＞P热
2.串、并联I、U、R、W、P、Q特点
①串联电路中电功率与电阻成正比
Q1 R1 Q2 R2
P=I2R
U1 W1 P1 Q1 R1 U 2 W2 P2 Q2 R2
串联电路中，阻大压大，功大,热大，率大，灯亮。
②并联电路中电功率与电阻成反比
Q1 R2 Q2 R1
练习：探究电热与电流的关系
1、实验中需控制_电__阻__和_通__电_时__间__相同，改变_电__流__。
2、实验中两容器中的电阻一样大，在其中的一个容器 的外部 ，将一个电阻和这个容器中的电阻__并__联_，这 样做的目的_使__通__过__两__容__器__中__电__阻__的__电_。流不同 3、闭合开关后，__甲___U形管中液面变化大，实验表明： 在_电__阻__和_通__电__时__间_一定时，__电__流__越大，产生的热量
课堂小结
一、电流的热效应：1.定义 2.实质 3.影响因素
二、探究电热与电阻的关系 1、实验中需控制_电__流__和_通__电__时__间相同，改变电__阻___。 2、如右图所示，在两个透明容器中密封着__等__质__量_的空气， 实验中通过视察__U_形__管__中__液__面__高__度__的__变__化_反应电阻丝产生热 量的多少。 3、研究方法：_控__制__变__量__法_、_转__换__法_。 4、实验中两容器中的电阻丝_串__联___接到电源两端，目的： __控__制__电__流__和__通__电__时__间__相__等___。 5、结论：_电__流 和_通__电__时__间_一定时，_电__阻__越大，产生的热量 越多。

Q=W= UIt
。
第4节 焦耳定律
• 新知四焦耳定律的应用
• ●阅读课本P101“电热的利用和防止”的内容， 联系生活，回答下列问题。
• 1．电热器是利用电流的 热 效应而制成的发热设 备。它在工作过程中将 电 能全部转化成 内 能。
• 2．常见的电热器有：
、
提示：利用电流、的热效应工作
、 等。
• 3．电热器的主要组成部分是发热体，根据焦耳定 律Q=I2Rt可知，发热体是由电阻 大 、熔点 高 的 合金制成的。
• 4.探究三：探究电阻和电流相同时，电流通过导体产生 的热量与 通电时间 的关系。改装如图18.4-3所示的 实验装置。
• 5.交流总结：电流通过导体产生的热量与 电流 、 通电时间 、 导体的电阻 有关，且电阻越 大 ， 电流越 大 ，通电时间越 长 ，产生的热量越多。
第4节 焦耳定律
• 新知三焦耳定律
• ●阅读课本P100“焦耳定律”的内容，回答下列问题。
• 1．焦耳定律的公式： Q=I2Rt 。
• 2．写出公式中各符号的意义及单位：
Q是热量，单位焦耳（J） ；
I是电流，单位安培（A） ；
R是电阻，单位欧姆（ Ω ）；
t是加热时间，单位秒（s）
。
• 3．热量Q与电能W的关系： 在满足 电能全部转化为内能 的条件下，有
第4节 焦耳定律
• 4．电热的利用有两个方面： • (1)利用电热物体 加热 （如电热器的应用）; • (2)利用电热来 驱潮 （潮湿天气，如电视机、
电脑等家用电器不使用时都要定时开机）。 • 5．在生活中，电热有有利的一面，也有不利的一
面。如用电器长时间连续工作，常常会由于电热 而导致 温度 过高，烧坏内部的元件，因此， 家用电器常常在外部设计 散热窗 和在内部安 装 微型风扇 来帮助散热。

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。
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
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：
电热的危害和防止
防止方法：散热窗、散热片、散热风扇、通风等
结束
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。
课堂练习
1.将规格都是“220V 100W”的一台
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？
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
实验2：研究电热与电流关系

【答案】A
【详解】A．由图可知，R2先与容器外的电阻并联，然后再与R1串联，根据并联电路的电流关系可知，通 过R1的电流大于通过R2的电流，通电时间相同，不知道R1和R2的大小关系， 所以无法判断哪侧产生的热 量多，无法判断内能，故A错误，符合题意；
B．若R1和R2阻值相等，通电时间相同，通过两个电阻的电流不同，所以能探究电流通过导体产生的热 量与电流的关系，故B正确，不符合题意；
人教版 初中物理 九年级全一册
第十八章 电功率
欧姆定律在串、并联电路中的应用
第4 课 焦耳定律
导入与思考
恒恒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，恒恒刚看过电视。
恒恒爸爸是根据什么判断恒恒看过电视？
学习目标
D．电饭锅
【答案】D 【详解】A．电风扇工作时，主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故A不符合题意；B．抽油 烟机工作时，主要将电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故B不符合题意；C．电冰箱压缩机工作时 ，主要是把电能转化为机械能，不是利用电流的热效应，故C不符合题意；D．电饭锅工作时，主要将电能转 化为内能，利用了电流的热效应，故D符合题意。
【答案】D
【详解】由图示知，灯泡和滑动变阻器串联在电路中，电压表V1测小灯泡两端的电压，V2测变阻器两端
的电压，电流表测电路中的电流。A．由题意知，灯泡正常发光时的电阻
RL
U额2 P额
(2.5V)2 1.25W
5Ω
,故A错误；
B．小灯泡正常发光时，两端电压为2.5V，则滑动变阻器两端的电压，即V2的示数U2=U-U额=4.5V-
2.（2022·全国·九年级课时练习）如图所示，某商场一名顾客乘坐自动扶梯上楼，自动扶梯由电动机 带动而匀速运动。电动机的电阻为R，两端的电压为U，工作电流为I，上楼时间为t，在此过程中，电 动机产生的热量为（ ）

3.有两根金属电阻丝，电阻分别为5Ω和15Ω，将它们串联后 接在一个电源两端，它们的电 压之比为_1_∶__3_，在相同的时间 内产生的热量之比为__1_∶__3_； 如果将它们并联同一电源两极间 ，通过它们的电流之比为_3_∶__1，在相等的 时间内产生的热量 之比为_3_∶__1.
课前热身
4.在两根横截面积相同、长度不同的镍铬合金线两端分别 加上相同的电压，那么下列说法 中正确的是(C) A.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 B.短的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较多 C.长的镍铬合金线电阻较大，相同时间内产生的热量较少 D.短的镍铬合金线电阻较小，相同时间内产生的热量较少
课前热身
1.电流通过导体时产生的热量跟_电__流__的__平__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，数字 表达式是_Q_=__I2_R_t_.
2.电热器是利用电流的热__效应制成的，它的主要部件是 发__热__体__.电流流过电热器所做的功全部用来产生热__量__.
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Q热= W电 = Pt = UIt = IR×It =I2Rt
如：电暖器，电饭锅，电熨斗、电热毯等电热器。
2．当电扇工作时，消耗的电能主要转化为电
机的机械能： 电能
内能+机械能
Q热〈 W电
还有：电视机、电冰箱、洗衣机等
例题训练与展示
1、 一根 6 Ω 的电阻丝接在 6 V的电源两端，
在 5 min内共产生多少热量?
生活中的电暖器、电热水器、饮水机等这些用电器都具有把 能转化为 能的特点。 结论：在电阻和电流相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量 。
容器中接入相同的电阻，并且在其中一个容器的外部 并 联 ③实验2：研究电热与电流的关系时（如乙图所示），需要控制 和
相同，改变 ，所以要在两个容器中接入相同的电阻，并
焦耳
(1818－1889)
焦耳定律
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。
公式： Q = I2 R t
意义：热量 电流 电阻 时间
单位：J A Ω S
焦耳定律的理论推导
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 = I2Rt =(1 A)2×6 W×300 s= 1800 J
通电一段时间后，电流在 容器中产生的热量较多。
电流热效应的实质:电能转化为内能.
能的现象。
结论：在电阻和电流相同的情况下，通电时间越长，这个电阻产生的热量 。
①电流通过导体时产生热量的多少与电阻、电流、通电时间等多个因素有关，应用
法来研究。
且在其中一个容器的外部 联（填“串或并”）上一个等大的电阻来分流。