《2025年初中同步学习导与练导学探究案九年级物理全一册教科版》

一、电流的热效应
1. 电流的热效应：电流通过导体时电能转化为内能的现象。
2. 探究电流产生的热量与什么因素有关
(1) 实验方法
① 控制变量法：保持电流和通电时间不变,探究电流通过导体时产生热量的多少与电阻的关系；保持电阻和通电时间不变,探究电流通过导体时产生热量的多少与电流的关系。
② 转换法：通过通电导体发热加热空气,观察U形管液面高度差的变化来反映产生热量的多少。

(2) 探究通电导体产生的热量与电阻的关系
① 实验操作：如图甲所示,将两个阻值不同的电阻丝串联,控制电流和通电时间不变,接通电源,比较U形管中液面高度的变化。
② 实验结论：在相等时间内,电流相同时,电阻较大的导体产生的热量多。
(3) 探究通电导体产生的热量与电流的关系
① 实验操作：如图乙所示,右侧两电阻并联后再与左侧电阻串联,控制电阻和通电时间不变,接通电源,比较U形管中液面高度的变化。
② 实验结论：在相等时间内,电阻相同时,通过的电流较大的导体产生的热量多。
(4) 通电时间越长,导体产生的热量越多。

答案： 1.内能 2.
(1)①电流 通电时间 电阻 通电时间 ②U形管液面高度差的变化
(2)①串 电流和通电时间 ②多
(3)①电阻和通电时间 ②多
(4)多

二、焦耳定律
1. 内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
2. 公式：$Q=I^{2}Rt$。
[注意] 在使用焦耳定律公式进行计算时,公式中的各物理量要对应于同一导体或同一段电路。

答案： 1.电流的平方 电阻 通电时间 2.$Q=I^{2}Rt$

典例1 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,密闭容器内封闭等量的空气,实验前U形管中液面相平。
(1) 由于电流产生的热量不易直接测量,因此在实验中是通过观察U形管中液面高度变化来反映电阻产生热量的多少。

(2) 乙装置中的电阻丝$R_3$的作用主要是使电阻丝$R_1$和$R_2$中的电流不相等(选填“相等”或“不相等”)。为了使实验现象更明显,可以将$R_3$的阻值换成更小(选填“大”或“小”)的。
(3) 将甲装置接入电路中,左、右两容器内电阻丝的连接方式是为了控制通电时间相同和电流相同。可以探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系。
(4) 将乙装置接入电路中,若接通电路一段时间后,右侧U形管的液面高度差逐渐变大,但左侧U形管的液面高度不变,经检查电路也没有出现故障,则可能的原因是左侧容器漏气。
(5) 将乙装置接入电路中$,R_1$和$R_2$两根电阻丝在相等的时间内产生的热量之比为$Q_1$：$Q_2=$4:1。根据比值和实验现象可得出结论：在电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多。
实验中的三个注意点
(1) 实验开始前要检查装置的气密性。
(2) 实验开始前要让两U形管中左右两侧的液面相平。
(3) 做完前两个实验后,要停一段时间,让密封容器中的温度降低到室温后再做第三个实验。

答案：
(1)U形管中液面高度变化
(2)不相等 小
(3)电流 电阻
(4)左侧容器漏气
(5)$4:1$ 在电阻和通电时间相同时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多