高中物理（人教版）选修3-1 第2章 第5节　焦耳定律

欢迎进入物理课堂 第五节焦耳定律 课标定位学习目标 1 从电能向其他形式能的转化来理解电功及电功率 理解电功和能量转化的关系 2 掌握焦耳定律 明确电功和电热的区别 知道纯电阻和非纯电阻电路 重点难点 电功 电热和电功率 热功率的理解和计算 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第五节焦耳定律 课前自主学案 课前自主学案 一 电功和电功率1 电功 1 定义 对电荷做的功 2 表达式 W qU IUt 即电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 电路中的电流I和通电时间t三者的乘积 3 单位 符号为J 4 物理意义 反映电能转化为其他形式能的多少 静电力 焦耳 5 对电功的理解 电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功 自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动 结果电荷的电势能减小 其他形式的能增加 即电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程 电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能 2 电功率 1 定义 内电流所做的功 2 表达式 P 3 单位 符号为W 4 物理意义 表示电流做功的 5 用电器的额定功率和实际功率 额定功率 用电器长期正常工作时的 也就是用电器加上额定电压 或通以额定电流 时消耗的电功率 单位时间 UI 瓦特 快慢 最大功率 实际功率 用电器 时消耗的电功率 为了保证用电器不被损坏 要求实际功率不能大于其额定功率 二 焦耳定律1 焦耳定律 1 内容 电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比 跟导体的电阻及通电时间成 2 表达式 Q 2 热功率 1 定义 单位时间内放出的 2 表达式 P 实际工作 电流 正比 I2Rt 热量 I2R 思考感悟公式Q I2Rt可以应用于非纯电阻电路吗 为什么 提示 可以 因为Q I2Rt适用于任何电路 核心要点突破 2 电路消耗的总功率与各部分功率的关系无论是串联电路还是并联电路 电路消耗的总功率都等于各电阻消耗的功率之和 特别提醒 1 求解串 并联电路中的功率分配问题 比例法求解会使问题简化 但一定要找准是正比还是反比关系 2 当分析用电器的功率问题时 既要分清用电器的特点 还要明白求的是总功率还是发热功率 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图2 5 1所示为某两个电阻的U I图象 则R1 R2的值和把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1 P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1 P2 分别是 A 2 12 11 2B 2 11 22 1C 1 21 22 1D 1 22 11 2 图2 5 1 解析 选A 由U I图象可知 R1 R2 2 1 把R1 R2串联接入电路 由P I2R知P1 P2 R1 R2 2 1 并联时P1 P2 R2 R1 1 2 故A选项正确 二 纯电阻电路和非纯电阻电路1 两种电路的比较 三 有关电动机的三个功率1 电动机的特性电动机是一种非纯电阻用电器 它把电能转化为机械能和热能 在电路计算中 欧姆定律不再适用 2 输入功率 电动机的总功率 由电动机电路的电流和电压决定 计算 P总 UI 3 输出功率 电动机做有用功的功率 如图2 5 2所示 P出 mg v 设重物匀速上升 图2 5 2 特别提醒 当电动机因故障或其他原因不能转动时 相当于一个纯电阻电路 课堂互动讲练 定两只标有 110V40W 的灯泡L1和标有 110V100W 的灯泡L2及一只最大阻值为500 的滑动变阻器R 将它们接在220V的电路中 在图2 5 3所示的几种接法中 最合理的是 图2 5 3 思路点拨 该题所谓的最合理就是既能使两个灯泡正常发光 又能使滑动变阻器消耗的功率最小 此时电路中的电流应该最小 精讲精析 由L1 110V 40W L2 110V 100W 可知R1 R2 由串 并联电流电压特点可知A D中L1 L2一定不会同时正常发光 虽然B C能使L1 L2同时正常发光 但B中P总 2 P1 P2 C中P总 2P2 所以选C 答案 C 题后反思 求解这类问题 首先要明确电路中各元件之间的连接关系 再利用串 并联电路的一些性质和功率分配关系 求出各元件消耗的功率 电路中消耗的总功率等于各元件消耗的功率之和 变式训练1如图2 5 4所示 R1和R2都是 4W 100 的电阻 R3是 1W 100 的电阻 则AB间允许消耗的最大功率是 W 图2 5 4 答案 6 在研究微型电动机的性能时 可采用如图2 5 5所示的实验电路 当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为0 5A和1 0V 重新调节R 使电动机恢复正常运转时 电流表和电压表的示数分别为2 0A和15 0V 求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻 图2 5 5 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 电动机不转时相当于纯电阻 由欧姆定律求线圈电阻 2 根据能量守恒求电动机正常运转时的输出功率 答案 22 0W2 规律总结 对于纯电阻电路和非纯电阻电路应从能量转化的角度区分 而不能简单地认为只要是电动机的电路就是非纯电阻电路 当电动机不转动时 消耗的电能全部转化为内能 此时它就是一个纯电阻 当电动机转动时 消耗的电能转化为机械能和内能 此时电路才是非纯电阻电路 变式训练2如图2 5 6所示 电路电压为60V 内阻不计 电阻R 2 电动机的内阻R0 1 6 电压表的示数为50V 电动机正常工作 求电动机的输出功率 图2 5 6 答案 210W 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全