18.4 焦耳定律 讲义（原卷版+ 解析版）2025-2026学年人教版（2024）九年级全册

第4节 焦耳定律 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1 题型2 焦耳定律 5 题型3 档位问题与焦耳定律的应用 8 题型4 电热的利用与防止 12 【能力培优练】 13 【链接中考】 21 【重难题型讲解】 题型1 实验探究电流通过导体产生的电热与哪些因素有关 1、电流的热效应：由于导体有电阻，所以当有电流通过导体时，导体总会发热，将电能转化为内能，这种现象叫做电流的热效应。 2、探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关 提出问题 电炉丝接入电路时，电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？换句话说，电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关？ 猜想与假设 根据生活经验可以猜想电流通过导体时产生的热量多少可能跟导体的电阻大小、通过导体的电流大小以及通电时间有关。 设计并进行实验 （1）如图甲所示，两个透明容器中密封着等量的空气，U型管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化（转换法：产生的热量多少，通过U型管液面高度的变化反映出来）。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边密闭容器中电阻丝较大。将两容器的电阻丝串联起来接到电源两端，通电一段时间后，发现右边U型管中的液面高度变化大于左边的。 （2）如图乙所示，两个密闭容器中电阻丝的电阻一样大，在右边容器的外部，将另一个相同的电阻丝和容器内的电阻丝并联，然后与左边容器内的电阻丝串联接入电路，在通电时间相同的情况下，我们发现左边的U型管中的液面高度变化大于右边的。 分析论证 （1）如图甲，两容器中电阻丝阻值不同，通过它们的电流相同，通电时间相同（控制不变的量：电流、通电时间；变化量：电阻），右边的U型管中的液面高度变化大于左边的，说明右边容器中电阻丝的热量多。这表明：在电流相同、通电时间相同情况下，电阻越大，电阻产生的热量越多。 （2）如图乙，两容器中的电阻丝阻值相同，根据串并联电路电流的规律可知，通过左边容器的电阻丝电流大于通过右边容器中电阻丝的电流，通电时间相同（控制不变的量：阻值、通电时间；变化量：电流），左边U型管中的液面高度变化大于右边的，说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多。 （3）由常识可知，在电阻、电流相同的情况下，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。 实验结论 电流通过导体产生的热量跟导体的电阻、通过导体的电流和通电时间有关，导体电阻越大、通过导体的电流越大、通电时间越长，产生的热量就越多。 ★特别提醒 1、U形管内液面高度差越大，产生的热量越多。 2、使用中，无论条件如何，U形管内液面高度都相同，可能是：装置气密性不好，重新安装，检查气密性是否良好。 3、实验中加热空气相比加热液体的好处：（1）空气膨胀体积变大，实验效果明显；（2）加热空气，耗电量少，实验时间短。 【探究归纳】电流的热效应指电流通过导体时电能转化为内能的现象，探究其产生的电热与电流、电阻和通电时间的关系时，常用控制变量法，如用串联电路控制电流相同研究电阻影响，通过焦耳定律 Q=I Rt 定量计算，是电热器工作的理论基础。 【典例1-1】如图是“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中分别接入了电阻丝和，且密封着等量的空气。将导线a和b接入电路进行实验，下列说法错误的是（ ） A．该装置是用来研究电流通过导体时产生热量跟电流大小关系的 B．该实验利用了U形管内液体的热胀冷缩判断导体发热多少 C．两容器中的电阻和的阻值应相等 D．通电一段时间后，左边U形管液面的高度差较大 【典例1-2】如图是探究“电流通过导体时产生热量与哪些因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着初温、 相同的空气。用甲装置可探究电流产生 ... ...