师：同学们，大家看看今天我给你们带来了什么宝贝？这就是抖音上传说中的火折子，拧开盖子轻轻一吹，就可以将纸点燃。火折子果然神奇，那么它的工作原理是什么呢？仔细观察一下，在底部有一个USB的充电口，火折子在使用前是要充电的，那么里面一定有一节充电电池。这个发红的发热片其实就是一个电阻丝，它是由钨丝制成的，一推即亮，说明还有一个风控开关，用导线把它们连接起来，轻轻一吹，开关闭合，电路接通，电流经过钨丝发热。

　　那么为什么电流经过钨丝会发热呢？这就是我们今天要说的电流的热效应。早在1840年，英国物理学家焦耳发现导体中有电流通过时会发热，将电能转化为内能。这种现象就称之为电流的热效应，简称电热。从电能转化的角度，电流的热效应就是用电器通过电流做功的方式将电能转化为内能。电流的热效应在生活中的应用十分广泛，如电热水器、电饭煲、电热水壶、电热取暖器、电熨斗、电炉、电热油汀、电热毯等等。这些用电器都是利用电流的热效应来工作的，我们称之为电热器。电热器就是利用电流的热效应工作的装置。从能量转化的角度，电热器在工作的过程中将电能几乎全部转化为内能，即电流通过导体产生的热量q与电流通过导体做的功W相等，q = W，电流通过电热器会发热。那么产生的热量可能与哪些因素有关呢？下面我们一起来讨论一下。

　　师：电流通过电热器产生的热量与哪些因素有关呢？大家来猜想一下。

　　生：猜想一，可能与电阻R的大小有关。猜想二，可能与电流I的大小有关。猜想三，可能与通电时间t的长短有关。

　　师：要想知道猜想是否正确，就要通过实验来检验。请大家思考一下，实验中我们如何比较电流通过导体时产生热量的多少呢？下面给大家介绍一个实验装置，我们一起来了解一下。

　　塑料容器中密闭着一定质量的空气，右容器中有一只阻值为10欧的定值电阻。左容器中有两支阻值均为10欧的定值电阻，容器的上方有两个阀门，一个拧开后可与大气相通，另一个通过橡皮导管连接着U型管的一端。两U型管内装有体积相等的红色液柱，U型管的另一端开口与大气相通。未加热时U型管内两端液面相平，加热后密闭容器内气体的温度升高，体积膨胀，则与容器相通的一端U型管中液面下降，而与大气相通的一端液面升高，两端液面产生一定的高度差。继续加热，液柱将沿玻璃管不断上升。电阻产生的热量越多，液柱上升的高度就越高。因此我们可以通过观察玻璃管中液柱上升的高度来反映电阻产生热量的多少。

　　师：实验一，探究电阻丝电阻R的大小对产生电热的影响。请大家思考一下，我们需要控制哪些物理量相等呢？如何控制呢？

　　生：探究电热与电阻的关系，就要改变电阻的大小。我们需要两个阻值不同的电阻，可以在左容器中将两个10欧的电阻串联起来，相当于一个20欧的电阻，或者将两个电阻并联起来，相当于一个5欧的电阻也可以。

　　师：在这里我采用的是将两个电阻串联起来的方法。于是左右两容器中分别接入20欧和10欧的电阻各一支。要想使阻值不同的电阻通过的电流相等，可以采用串联电路将它们串联后接入电路，在同一个电路中通电时间也是相同的。下面让我们一起来进行实验。首先连接电路，将电流表串联在电路中。注意电流从正接线柱流入，负接线柱流出，再将两个电阻串联后接入电路。电路连接完毕后，闭合开关接通电路。仔细观察两U型管中液柱的上升情况。

　　生：实验过程中观察到左边U型管中液柱上升得快，表明左边容器中20欧电阻产生的热量更多。

　　师：根据这个现象我们可以得出什么结论呢？

　　生：在电流和通电时间相同时，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。

　　师：实验二，探究电阻丝中电流I的大小对产生电热的影响，请大家思考实验中我们需要控制哪些物理量相等？如何控制呢？

　　生：实验中我们要控制电阻的大小和通电时间相同。控制电阻的大小相等，我们可以在左右两容器中各取一个10欧的电阻。控制通电时间，因为是在同一个电路中，通电时间就是相同的。

　　师：实验中如何改变两个电阻中电流的大小呢？

　　生：可以再取一个10欧的电阻与其中的一支电阻并联，再与另一只电阻串联。注意该电阻接在容器外，不加热容器中的气体。如图所示，两只10Ω的电阻并联，再与一只10Ω的电阻串联。容器中各接入一支10欧的电阻，设通过R1的电流为I1，通过R2的电流为I，则I = 2I1。

　　师：下面我们一起来看一看实验的现象。在两个容器中各取一个10欧的电阻串联，再将一只10欧的电阻与其中的一个并联，这个电阻放在容器外。闭合开关，接通电路。仔细观察两U型管中液柱的上升情况。

　　生：实验过程中观察到右边U型管中液柱上升得快，表明右边容器中通过较大电流的电阻产生的热量更多。

　　师：根据这个现象，我们又可以得出什么结论呢？

　　生：在电阻和通电时间相同时，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。

　　师：实验三，探究通电时间t的长短对电阻丝产生电热的影响。请大家看左侧的视频。

　　生：实验过程中我们发现通电时间越长，U型管中液柱上升得越高，表明通电时间越长，电阻产生的热量越多。

　　师：因此我们可以得出结论，在电阻和电流相同时，通电时间越长，电流通过导体产生的热量越多。我们把以上几次实验进行汇总，可以得出以下结论，电流通过导体时产生的热量与电阻R的大小有关，电阻R越大，产生的热量越多；与电流I有关，电流I越大，产生的热量越多；与通电时间t有关，通电时间t越大，产生的热量越多，这是一个定性的结论。

　　电热q与电流I、电阻R、通电时间t之间到底是怎样的关系，我们还不清楚，看来我们还需要改进实验方案，做更进一步的研究，弄明白电热q与电流I、电阻R、通电时间t之间定量的关系。请大家跟我来看看吧。天平调节好，将两只相同的容器分别置于天平的两托盘上。分别给两容器中加入等质量的煤油，取两只稍大一些的容器，在容器底部垫上隔热垫。再将装有煤油的小杯子分别放入大容器中。