2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第5節(jié) 焦耳定律（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第5節(jié) 焦耳定律（教案） 【知識與技能】 1、理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實際功率和額定功率。 2、了解電功和電熱的關系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適應條件。 3、知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉化關系，電功大于電熱。 4、能運用能量轉化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題。 【過程與方法】 1、通過有關實例，讓學生理解電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程。 【情感態(tài)度與價值觀】 1、通過學習進一步體會能量守恒定律的普遍性。 【教學過程】 ★重難點一、電功和電功率★ 電功和電功率 1．電功 (1)定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時間t三者的乘積． (2)公式：W＝IUt. (3)國際單位：焦，符號：J. (4)實質：導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功． (5)意義：電流做功的過程是電能轉化為其他形式的能的過程，電流做了多少功，表明就有多少電能轉化為其他形式的能．即電功是電能轉化為其他形式的能的量度． 2．電功率 (1)定義：單位時間內電流所做的功． (2)公式：P＝＝IU. (3)單位：瓦，符號：W. (4)意義：表示電流做功的快慢． (5)額定功率和實際功率 ①用電器正常工作時所消耗的功率叫做額定功率．當用電器兩端電壓達到額定電壓U額時，電流達到額定電流I額，電功率也達到額定功率P額，且P額＝U額I額． ②用電器的實際功率是用電器在實際工作時消耗的電功率．為了使用電器不被燒毀，要求實際功率不能大于其額定功率． 3、串、并聯(lián)電路中電功率的分析與計算 （1）串聯(lián)電路 功率關系 （2）并聯(lián)電路 功率關系 （3）結論 無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的功率之和。 【特別提醒】 1、串并聯(lián)電路中的功率關系 串聯(lián)電路 并聯(lián)電路 功率 分配 ＝ ＝ 功率 關系 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn 2、“負載”、“負荷”與“電阻”的區(qū)別 “負載”或“負荷”是對用電器功率特征的一種習慣稱謂．通常說“負載”或“負荷”大，是指用電器的功率大，并不是用電器的“電阻”大．在一般情況下，“負載”大的用電器電阻反而小，如“220 V　60 W”與“220 V　100 W”的兩個燈泡，后者功率較大，電阻卻較?。? 【典型例題】如圖所示電路中，三個電阻R1、R2、R3的阻值相同，它們允許消耗的最大功率分別為10 W、10 W、4 W，此電路中允許消耗的最大功率為(　　) A．24 W B．16 W C．12 W D．15 W 【答案】D ★重難點二、焦耳定律★ 要點二　焦耳定律 1．焦耳定律 (1)內容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比． (2)公式：Q＝I2Rt. (3)單位：焦耳，符號是J. (4)焦耳定律的微觀解釋：在電場力的作用下，金屬中做定向移動的自由電子頻繁地與金屬正離子發(fā)生碰撞，不斷地把定向移動的動能傳遞給正離子，使離子熱運動加劇，從而把電能轉化為內能，溫度升高． (5)實質：電流的熱效應實質上是電能通過電流做功轉化為內能． 【特別提醒】 電熱是電能轉化為內能的量度．只要電路中有電阻元件，電流通過電路時必產(chǎn)生電熱，焦耳定律是一切電路中計算電熱的普適公式． 2．熱功率 (1)定義：單位時間內的發(fā)熱量叫熱功率． (2)表達式：熱功率即電能轉化為內能的功率P＝＝I2R. (3)單位：瓦特，符號W. (4)實質：電能轉化為內能的功率． 3．純電阻電路與非純電阻電路 (1)兩種電路的比較 兩種電路 比較內容 純電阻電路 非純電阻電路 元件 特點 電路中只有電阻元件，只能把電能轉化為內能 除電阻外還包括能把電能轉化為其他形式能的用電器 歐姆定律 服從歐姆定律I＝ 不服從歐姆定律 U＞IR或I＜ 能量轉化 電流做功電能全部轉化為電熱 電流做功電能除轉化為內能外還要轉化為其他形式的能 元件舉例 電阻、電爐絲、白熾燈等 電動機、電解槽等 (2)電功與電熱 （3）電功與電熱的計算公式比較 純電阻電路 非純電阻電路 電功 W＝IUt＝I2Rt＝t W＝IUt 電熱 Q＝IUt＝I2Rt＝t Q＝I2Rt 電功率 P＝IU＝I2R＝ P＝UI 熱功率 P＝IU＝I2R＝ P＝I2R 【特別提醒】 不管是純電阻電路還是非純電阻電路，計算電功時都用W＝UIt，電功率都用P＝UI，熱量都用Q＝I2Rt，熱功率都用P＝I2R，若用變形式時，就要考慮是否是純電阻電路． 【典型例題】如圖所示，電路中電阻R=10Ω，線圈電阻r=1Ω，加在電路兩端電壓U=100V，已知電流表讀數(shù)為30A，則 （1）通過電動機線圈的電流為多少？ （2）電動機輸出功率為多少？ （3）電動機的效率是多少？ 【答案】（1）20A；（2）1600W；（3）0.8 【解析】（1）電阻R=10Ω，電壓U=100V，故電流 通過電動機的電源： （2）電動機的輸入功率 發(fā)熱功率 則電動機輸出功的功率 （3）電動機的效率