师：同学们好，今天我们一起来学习第十五章第四节——探究焦耳定律。日常生活中，我们都有这样的体验：把手靠近发光的白炽灯泡，会感到灯泡发热；给电热水壶通电，可以对其中的凉水加热；给电烤箱通电，可以将面包烤熟。请同学们思考，这些热量是从哪里来的呢？现在，让我们一起来观看一个实验。
通过实验我们发现，给铝箔通电后，铝箔开始燃烧。这表明导体中通入电流后会产生热量，在物理学中，我们称其为电流的热效应。电流通过导体时，导体发热的现象，就叫做电流的热效应，在此过程中，电能转化为内能。生活中，如果我们仔细寻找，就会发现有很多利用电流热效应工作的电器，比如电饭锅、电热毯等。我们在使用时发现，电炖锅有煮饭和保温两档，电热毯有高温档、中温档和低温档。也就是说，我们不仅能让它们产生热量，还能控制产生热量的多少，这是怎么回事呢？接下来，让我们一起来探究电流热效应产生的热量多少与什么因素有关。
从刚才的实验中，我们发现铝箔中间窄的部分先点燃。由前面的学习可知，在导体材料和长度一定时，横截面积越小电阻越大。由此，我们可以推测，导体产生的热量多少可能与导体的电阻有关。在此实验中，铝箔作为导体通过电流后产生了热量，那么产生热量的多少，是否还与电流大小有关呢？
同时，我们发现通电一段时间后铝箔才被点燃，这说明产生热量的多少应该还与通电时间有关。根据实验现象，我们猜想影响因素有三个。如果进行实验探究，我们得采用控制变量法。
那么，如何进行实验探究呢？接下来，让我们一起来设计实验。
当探究导体产生热量与电阻大小关系时，我们需要控制电流和通电时间相同，使电阻不同。我们知道串联电路中电流处处相等，且用电器同时工作、同时不工作，所以我们可以将一个5欧和一个10欧的电阻串联。为了确认电路是通路，有电流，还可以在电路中串入一个电流表。探究导体产生热量跟电流大小关系时，我们需要电阻和通电时间相等，让通过电阻的电流不同。由前面的学习可知，要使电流不同，必须设计成并联电路。但是当我们设计成并联电路时，会发现因两电阻值相等，且并联电路两支路两端电压也相等，那么通过它们的电流也是相等的，这与我们要求的电流不同相违背。同学们想想该怎么办呢？仔细观察电路。我们想，若再放一个相同的电阻放在干路中，那么通过干路电阻的电流一定与通过支路电阻的电流不同，这样我们就可以将电路设计成这种形式。
很显然，当我们设计成这样的电路时，就满足了我们的需求。在这个过程中，我们只要比较R2产生的热量与R3产生的热量大小关系即可。同学们，根据刚才的设计，老师又在想，我们能否将实验进一步改进呢？请同学们观察一下两个电路。细心的同学可以发现，在第二个电路中的干路上加一个5欧的电阻，就可以将两个电路合并了。也就是说，我们可以将原来需要进行两次操作的实验，现在只要进行一次实验操作就可以完成了，即如右图所示。在这个电路中，5欧和10欧的电阻串联，电流相等。这时我们只要比较5欧和10欧电阻产生的热量谁多谁少，就可以研究导体产生热量多少与电阻的关系。同时，r与R2、R3相等，也就使得通过干路R2中的电流为通过支路R3中的电流的两倍。这样，我们只需比较R2与R3产生的热量谁多谁少，即可研究导体产生热量多少与电流大小的关系。
根据实验方案，现在让我们一起来选择合适的实验器材。实验中，为了缩短实验时间，我们选择了5节干电池、开关、5欧电阻一个、10欧电阻三个、导线若干、电流表一个。同时，为了比较电阻产生的热量谁多谁少，这里老师选择使用了三张测温纸，这种测温纸可以在导体温度达到45摄氏度时变红。所以实验中，同学们只需观察R1与R2、R2与R3各自谁先变红即可。这种将测量热量转变成观察温度变化的方法，物理学中称为转换法。现在，让我们一起来进行实验，请同学们注意观察实验现象。
我们先根据设计的电路图连接电路。
连好电路，检查电路无误后闭合开关，此时电流表指针发生了偏转，说明电路中有了电流，电路是通路。
接下来，让我们一起来观察R1与R2、R2与R3谁先变红。
实验中我们发现，R2比R1先变红，R2也比R3先变红。
根据刚才的观察结果，现在我们一起来总结一下。R2比R1先变红，说明在电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流通过导体时产生的热量越多。R2比R3先变红，说明在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流通过导体产生的热量就越多。同时我们发现，整个实验过程中，随着加热时间变长，测温纸变红，说明在电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流通过导体时产生的热量越多。
以上的实验结论是英国物理学家焦耳用了近40年的时间，做了400多次实验才研究出来的。他通过大量实验，在1840年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，即今天我们要学习的焦耳定律。我们要学习焦耳定律，更要学习焦耳这种锲而不舍的钻研精神。现在，让我们一起来学习焦耳定律。
焦耳定律的内容是：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。根据焦耳定律的内容，我们可以将焦耳定律的公式表达为Q = I2RT。同学们请注意，在焦耳定律中各物理量对应的单位。Q指的是热量，单位是焦耳；I是电流，对应的单位是安培；R是电阻，对应的单位是欧姆；T指时间，对应的单位是秒。现在，让我们一起来加深一下对焦耳定律的理解。请思考，灯泡通电后，在刚开始通电时不是很热，可过了一会就很热，为什么呢？