18.4《焦耳定律》-2024-2025学年人教版初中物理九年级全一册

焦耳定律小明趁爸爸、妈妈不在的时候偷偷看电视，然后在爸爸、妈妈回来之前把电视关掉，做到神不知鬼不觉。可是，聪明的妈妈每次回到家里只要摸一下电视，就知道小明有没有看电视。

请问：小明的妈妈是怎么知道的呢？电视机工作时会发热！观察与思考电能内能电能光能、机械能内能能在实验基础上得出影响电流热效应的因素，知道焦耳定律。02通过生活实例，认识电流的热效应，了解能量的转化。01学习目标会利用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热的利用和防止。03电流的热效应思考：钢丝球丝和导线通过电流相同，为什么钢丝球丝可以点燃火柴，而导线却不能?电流通过导体时，电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。问题：电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关?猜想：设计实验：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2．用什么方法和器材去观察和测量不可见的物理量？转换法电热——对水进行加热，观察升高的温度；

气体(或液体)受热膨胀，观察膨胀的多少与电阻、电流、时间有关实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA条件：容器相同，I相同，t相同结论：I

和t

相同时，R越大，Q越多。现象：右侧U型管内液面高度差大建立电路模型实验2：研究电热与电流关系条件：容器相同，R相同，t相同结论：R和t

相同时，I越大，Q越多。现象：左侧U型管内液面高度差大R1=5ΩR2=5ΩAR3=5Ω建立电路模型问题：如何利用实验装置比较通电时间对电热产生的影响？结论：I

和R

相同时，t越大，Q越多。总结：电热跟电流、电阻和通电时间有关，电流越大、电阻越大、通电时间越长，产生的电热越多。焦耳定律焦耳（JamesPrescottJoule，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。焦耳定律Q=

I2Rt

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。公式：理论推导：电流通过导体时，如果消耗电能全部转化为电热，而没有同时转化为其他形式的能量，那么，电流产生的热量Q就等于消耗的电能W。即：Q=W=Pt=UIt=IR·It=I2Rt。思考：钢丝球丝和导线通过电流相同，为什么钢丝球丝可以点燃火柴，而导线却不能?导线和钢丝球丝串联，通过它们的电流是一样的，而钢丝球丝的电阻比导线的电阻大的多，根据焦耳定律Q=I²Rt可知，在相同时间内电流通过钢丝球丝产生的热量比通过导线产生的热量多，因此金属球丝可以点燃火柴，而导线却不能。例题一根60Ω的电阻丝接在36V的电源两端，在5min内共产生多少热量?I=UR解：=36V60Ω=0.6AQ=

I2Rt

=(0.6A)2×60W×300s

=6480J已知电阻R、电压U、时间t，求产生的热量Q；求热量则利用公式Q=

I2Rt

，而I未知，则先利用I=求IUR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?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。想想议议（p101）电热的利用和防止1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡电热器都是利用电流的热效应工作的。用于加热很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。2.电热的防止电脑的微型风扇电视机的后盖随堂训练（2023.齐齐哈尔改编）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的_____效应引起的。某段输电线路的总电阻为6Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路会损耗多少电能？热解：损耗的电能转化为产生的电热：

W耗=Q=I2Rt=(100A)2×6Ω×60s=3.6×106J=1kW·h随堂训练（2023.齐齐哈尔改编）将电能输送到几百千米之外的用户，在输电线上会有能量的损耗，这主要是由于电流的_____效应引起的。某段输电线路的总电阻为6Ω，输送电流为100A，每输电1min这段线路会损耗多少电能？思考：如何减少输电线路上的能量损耗？热已知：某发电站输电功率为P，从发电站到用户的输电线路电阻为r,如何减小线路上的热量损失？用户发电站Pr功率一定，P=UI电压越大，电流越小。减少热量损失减小电流I减小电阻r成本高难度大成本小难度低截止到2021年，我国制定特高压输电国际标准14项、国家标准50项、行业标准73项目。特高压领域，中国制定的标准就是世界的标准。知识拓展：电能和电热的关系电能：W=UIt热量：Q=I²Rt纯电阻电路：U=IR消耗的电能全部转化为内能I=URW=UIt=IR·It=I²Rt=Q=U2R电能W内能Q机械能E电流扇叶转动知识拓展：电能和电热的关系电能：W=UIt热量：Q=I²Rt非纯电阻电路：W≠Q电风扇W=Q+EUIt=I²Rt+E某电动机上标有“220V，2A”它的线圈电阻为5Ω，当它正常工作1分钟后，消耗的电能为多少？线圈中产生的热量为多少？如没有其他能量的损失，则得到多少的机械能？解：消耗的电能：W总=UIt=220V×2A×60s=26400J线圈中产生的热量：Q=I2Rt=(2A)2×5Ω×60s=1200J得到的机械能：W机=W总-