2019-2020年新课标人教版3-1选修三2.5《焦耳定律》WORD教案1.doc

2019-2020年新课标人教版3-1选修三2.5焦耳定律WORD教案1【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【重难点】学习重点：电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式学习难点：电功和电热之间的联系和区别【预习自学】1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。3. 是电功的普适式， 是电功率的普适式，适用于任何电路。4. 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）； 是热功率的计算式。5.电流做功的实质： 【合作探究】一、电功和电功率思考下列问题：（1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么?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，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?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？1.电功：（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功（2）公式：W=UIt（3）单位：J kWh 1kWh=3.6J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，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，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念2.电功率：（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。（2）定义式：P=IU （3）单位：瓦（W）、千瓦（kW） 1kWWW（4）P额是个定值，P实是个变值。 P额P实。说明1.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2.利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W 。 3.W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。 二焦耳定律电流做功，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。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。1.焦耳定律 （1）内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。 （2）公式：说明焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路 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 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 2.热功率：（1）定义： 导体在单位时间内发出的热量 （2）公式：P热=Q/t= （3）单位：W kW说明Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式。3电功率与热功率 （1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，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内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，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，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机2械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他Q.（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t=；在非纯电阻电路中，电功大于电热，WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。【当堂检测】1、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ） AP B/ r C D 2、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量m50kg，电源电动势110V不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v0.90ms的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I5A，由此可知电动机线圈的电阻 R 。 3.、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电路中，通过灯丝的电流I和实际功率各有多大？若接到110V的电路中结果又怎样？（假定灯丝的电阻不变。）4、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，调节变阻器，使电灯都正常发光若两电路消耗的总功率分别为P1、P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别为P1、P2，则可以判定 ( ) (A) P12P2 (B) P1P2 (C) P12P2 (D) P12P25、一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ）AU4V BU=8V CE16J DE=32J6、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率。（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）7、如图所示的电路中，电源电动势6V，内阻r1，M为一直流玩具电动机，其电枢电阻R1=2，限流电阻R2=3，电压表示数为3.6V，求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率8、已知R1、R2都标有4W 100字样，而R3标有1W 100字样按图中所示的电路连接，则A、B间允许消耗的最大电功率为 W