高中物理 第二章 第5节《焦耳定律》导学案新人教版选修3-1.doc

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1、2.5《焦耳定律》导学案班级：第组姓名：【学习目标】1．理解电流热效应的本质，理解电功的内涵，能够从静电学的角度推导电功的表达式2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算（重点）3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热4.能够从能量守恒的角度计算复杂用电器的能量转化问题（难点）【学法指导】1、教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。2、通过理论联系实际的方法解决物理问题。【知识链接】1、将电荷从电场中的A点移动到B点,若A、B两点电势差为，则电场力对电荷做的功表达式为。2、电流的定义式：。【学习过程】知识点一

2、、电功和电功率1、电功如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I；⑴在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?⑵这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？⑶表达式中各物理量的意义：⑷电功（电流做功）①定义：叫电流做功，简称为．③电流在一段电路上所做的功等于这段电路、、三者的乘积。②公式：（3）单位：符号或（千瓦kWh）1kWh=J2、电功率在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，

3、在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。为了描述电流做功的快慢，物理中引入电功率的概念。（1）定义：叫做电功率。用表示电功率。（2）计算式：（3）单位：符号（）、千瓦（kW）1kW＝W。（4）叫额定功率，P额是个定值，叫实际功率，P实是个变值。一般情况下：P实P额。知识点二、焦耳定律和热功率电流做功时，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。设在一段电

4、路中只有电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内：1、电流做的功：2、电流通过此电阻产生的热量：3、电流做的功与电流通过此电阻产生的热量的关系，并解释能量是怎样转化的。由上题可知从能量角度来看，电阻的作用将能转化为能，即电阻作用是用来产生热量，这种只有电阻构成电路我们称之为纯电阻电路纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．欧姆定律（适用、不适用）纯电阻电路。1.焦耳定律（1）内容：。（2）表达式：。【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完

5、全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W=Q=UIt=I2Rt=U²t/R2.热功率：在相同的时间里，电流通过不同用电器所产生的热量一般不同。为了描述电流单位时间内产生的热量，物理中引入热功率的概念。（1）定义：（2）公式：（3）单位：【例1】电阻为R的导体，两端加上电压，试计算此时电阻R热功率P。知识点三、电功与电热、电功率与热功率【例2】一台电动机额定电压为220V，线圈电阻R＝0.5Ω，电动机正常工作时通过电动机线圈的电流强度为I=1A．当电动机正常工作10s，求：(1)电流做的功（或消耗的电能）：(2)产生的热量：（3）电

6、动机获得的机械能E。(4)根据上面例题分析在电流通过电动机做功过程中，能量是怎样转化的？并写出电流所做的功W，电动机获得机械能E，线圈产生热量三者之间关系。由上题可知电流通过用电动机主要是转化为其它形式的能，发热只是其中很小的一部分，这种用电器构成电路我们称之为非纯电阻电路非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．变式：一台电动机额定电压为220V，线圈电阻R＝0.5Ω，电动机正常工作时通过电动机线圈的电流强度为I=1A，当电动机正常工作10s．求：(1)电功率？(2)热功率？(3)输出的机械功率？以上述计算为依据，回答

7、：、、满足什么样的关系式？。讨论：通过计算说明（是否等于电动机线圈的电阻R？欧姆定律是否适用于非纯电阻电路？小结：（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为能，电功等于。即W===同理P===。（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以获得为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分.这里W=UItQ=I2Rt（填“

8、＞”、“＜”或“＝”），同理P电=UIP热=I2R（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I2