【预览 新知识】
我们每个家庭都有各种各样的家用电器，包括冰箱、洗衣机、电饼铛、电饭煲、电水壶、电炉等等。
其中电饼铛、电饭锅、电水壶、电炉等的工作原理和大家冬天用的热敷包是一样的，都是将电能转化为热能的设备。
物理学中，电流通过导体时产生热量的现象称为电流热效应。
常见的利用电流热效应工作的装置通常称为电加热器。
例如：
电饼铛电饭锅
电炉电水壶
暖宝宝
【举手提问】
1.如何通过实验探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？
2. 焦耳定律是什么？
3. 焦耳定律在什么范围内适用？
4、电炉导线烧红了，为什么与其串联的导线几乎不热？
【新课学习】
1. 探究电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关
为了探究“电流通过导体时，产生的热量与哪些因素有关”，教科书设计了下图所示的实验装置。
两个烧瓶中装有等量的煤油，温度计显示煤油的温度。
每瓶煤油中浸泡了一段电线。
烧瓶A中的金属丝为铜丝，其电阻相对较小；烧瓶B中的金属丝为镍铬合金丝，其电阻相对较大。
【实验分析】
●1.实验中，两个烧瓶中装有等量的煤油，温度计的读数表示热量的大小，温度越高，电阻丝产生的热量就越多。
●2.探索热量与电阻的关系
将电阻丝RA、RB串联，分别放在两个烧瓶内，由于通电时电流相等，所以通电时间也相等。观察两个温度计的读数，比较不同电阻丝产生的热量。
实验发现，电阻越大的奶瓶温度计，读数越高。
☛实验结论1
当电流和通电时间相同时，电阻越大初中物理焦耳定律，产生的热量越多。
【实验反思】
本实验采用了两种物理方法：
（1）控制变量法
两个瓶子都采用同一种物质，都是煤油；质量相等；电阻丝RA、RB串联，电流相等，通电时间相等。
（2）换算方法
温度计显示的温度表示加热丝产生的热量的多少。
●3.探索热量与电流的关系
仍采用控制变量法，取同一烧瓶RB，保持通电时间不变，改变电流，观察并比较前后温度计读数。
实验发现，电流较大时，温度计显示的读数较高。
☛实验结论2
当通电时间和电阻相同时，电流越大，产生的热量越多。
●实验与事实：
结论 3
当电流和电阻相同时，通电时间越长，产生的热量越多。
改进的实验方法
密封容器内装有等量的煤油（或其他液体），当电阻发热时，U型管内的红色液体产生高度差，U型管的高度差表示电流通过电阻时产生的热量的多少。（仍用换算法）
本改进的优点是实验操作简单、时间短、效果明显。
☛探究电流恒定时，电流通过导体产生的热量与电阻的关系的实验装置如下：（控制变量法：串联电路中的电流均相等）
实验结论：
当电流和通电时间相同时，电阻越大，产生的热量越多。
☛探究电阻一定时，电流通过导体产生的热量与电流的关系的实验装置如下：（控制变量法：等电阻）
实验电路原理图：
实验结论：
当通电时间和电阻相同时，电流越大，产生的热量越多。
2.焦耳定律
1840年，英国物理学家焦耳通过大量实验，精确地计算出了电流产生的热量。
与电流、电阻、通电时间关系：
（1）法律内容：
电流通过导体时产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比。
它与通电时间成正比，这个定律叫做焦耳定律。
（2）公式
焦耳定律可以表示如下
量子点=I²Rt
（3）单位
符号和单位
Q—热量—焦耳（J）
R——电阻——欧姆 (Ω)
I—电流—A（A）
t—时间—秒（s）
3.焦耳定律的适用范围
在纯电阻电路中，当电流通过导体时，如果电能全部转化为热能，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等于消耗的电能W=UIt
即 Q = W = UIt = I²Rt
4. 解释[思考和讨论]
为什么电炉工作时，灯丝发红发热，而连接着的导线却不发热呢？
分析：
导线与炉丝串联，在同样的电流、同样的通电时间下，由于导线的电阻很小，电阻丝的电阻很大，所以在同样的电流和通电时间下，电阻越大，产生的热量就越多，所以导线几乎是热的。
【中考真题同步训练】
1.（2018河北题34）
利用图A所示的装置，探究电流通过导体时产生的热量与电流的关系。同样的烧瓶中装有煤油。
（1）烧瓶中的煤油是（选择“导体”或“绝缘体”）。
（2）请根据实际电路在虚线框内画出相应的电路图。
（3）为达到实验目的，两个电阻R₁、R₂的阻值应为。流过R₁的电流等于流过R₂的电流。
（4）通电运行一段时间后，B瓶玻璃管内的液面上升到较大的高度，表明。
（5）小红利用图B所示的装置，进一步探究电流通过导体时产生的热量与电流的关系。经过多次测量和收集实验数据，她把烧瓶中玻璃管内液面上升的高度h作图。根据焦耳定律，能正确反映h与I关系的图形是：
[扩展] Q=I²Rt 可以用来计算电流通过任何电器时产生的热量。Q=UIt 能用来计算电流通过任何电器时产生的热量吗？请举例说明原因。
2.(2020杨)(8分)
同学们准备学生电源、滑动变阻器、电流表、开关、导线以及两个相同的烧瓶A、B初中物理焦耳定律，各装有电阻丝RA和RB及同一温度计，连接如图所示的电路，并进行实验研究。
（1）小明利用这个装置，比较A瓶和B瓶中液体的比热容。为了使两种液体
在一定时间内吸收的热量相等，设计电路时必须满足的条件是RA、RB的阻值（选择“相同”或“不同”）。
实验中保持液体质量不变，关闭开关，通电放置一会儿，小明发现A瓶中温度计的读数上升了5℃，B瓶中温度计的读数上升了10℃，则（填“A”或“B”）瓶中液体的比热容较小。
（2）小丽用此装置探索电流产生的热量是否与电阻大小有关，在设计电路时，应使RA、RB的阻值（选择“相同”或“不同”）；除了控制电流大小、通电时间相同外，还应控制液体的种类、浓度等。
3.（2019北部湾经济区）
如图所示，两个透明容器内封有等量的空气，两根U形管A、B内液面高度一致，电阻丝的阻值分别为R1=R2=R3。小明利用如图所示的装置做实验，探究电流通过导体时产生的热量Q与哪些因素有关？下列说法中，正确的是（ ）？
A.本实验是为了探究电热Q与电阻R是否有关
B.流过R1的电流等于流过R2的电流
C.电阻R1两端的电压等于电阻R2两端的电压
D、通电后，A管中的液位将高于B管中的液位。
参
测试
回答
案件
存在
向下
边
尝试寻找
哦
！
参考答案：
1.（1）绝缘子
（2）如图
（3）等于或小于
（4）当通电时间和电阻相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多。
（5）A
【扩展】不可以贝语网校，电动机工作时，消耗的电能为W=UIt，但当消耗的电能转化成机械能与内能时，则W>Q=I²Rt，所以电流通过某些电器时，产生的热量不能用Q=UIt来计算。
2. （1）相同B （2）不同质量
3.D
【九年级上册全部课程】
第 11 章：电流和电路
第 12 章：电压和电阻
第 13 章：欧姆定律
第 14 章：电力
第十五章 安全用电
【写在最后】
作者是山东省济南市莱芜区中学高级物理教师，在一线毕业班任教42年，致力于初中物理教材教法和中考试题的研究，创建微信公众号“初中物理同步”，帮助学生学习初中物理知识，指导物理学习方法，培养学习兴趣和思维习惯。
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电子微机：
