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陜西省藍(lán)田縣高中物理 第二章 恒定電流 第二章 恒定電流 2.5 焦耳定律教案 新人教版選修3-1

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1、陜西省藍(lán)田縣高中物理 第二章 恒定電流 第二章 恒定電流 2.5 焦耳定律教案 新人教版選修3-1 教學(xué)目標(biāo) 知識與技能 : 1.理解電功的概念,知道電功是指電場力對自由電荷所做的功,理解電功的公式,能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算. 2.理解電功率的概念和公式,能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算. 3.知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系. 4.知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系,電功大于電熱. 過程與方法: 通過有關(guān)實(shí)例,讓學(xué)生理解電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程. 情感態(tài)度與價(jià)值觀: 通過學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)能量守恒定律的普遍性 學(xué)情分析 學(xué)生對電功和焦耳定律已經(jīng)有所了解,該節(jié)課設(shè)置在

2、電路學(xué)習(xí)的完成之后,順理成章.學(xué)生接受也比較容易,主要是純電阻電路和非純電阻電路中電功率、熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn): 電功和電熱的計(jì)算 難點(diǎn): 電流做功的表達(dá)式的推導(dǎo),純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別 4教學(xué)過程 【導(dǎo)入】復(fù)習(xí)導(dǎo)入 問題:用電器通電后,可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量,生活中常用的用電器,其能量的轉(zhuǎn)化情況? 回答:電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能;電爐把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,就是電流做功的過程。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程,在轉(zhuǎn)化過程中,遵

3、循能量守恒,即有多少電能減少,就有多少其他形式的能增加。 問題:用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程,就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關(guān)呢? ?【活動(dòng)】師生互動(dòng) 問題:如圖所示,一段電路兩端的電壓為U,由于這段電路兩端有電勢差,電路中就有電場存在,電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動(dòng),形成電流I,在時(shí)間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?在這個(gè)過程中,電場力做了多少功? 回答:在時(shí)間t內(nèi),通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。 在這一過程中,電場力做的功W=qU=IUt 問題:電流做功實(shí)質(zhì)上是怎樣的? 回答:電流做功的實(shí)質(zhì)是電路中

4、電場力對定向移動(dòng)的電荷做功。 對于一段導(dǎo)體而言,兩端電勢差為U,把電荷q從一端搬至另一端,電場力的功W=qU,在導(dǎo)體中形成電流,且q=It(在時(shí)間間隔t內(nèi)搬運(yùn)的電荷量為q,則通過導(dǎo)體截面電荷量為q,I=q/t),所以電場力做功W=qU=IUt。在這段電路中電場力所做的功,也就是通常所說的電流所做的功,簡稱電功。 問題:電功的定義式用語言如何表述?定義式?電功的單位有哪些? 回答:電流在一段電路上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(shí)間t三者的乘積。 定義式:W=UIT,在國際單位制中,電功的單位是焦耳,簡稱焦,符號是J.電功的常用單位有:千瓦時(shí),俗稱“度”,符號是kW·h

5、. 問題:1 kW·h的物理意義是什么?1 kW·h等于多少焦? 回答:1 kW·h表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。 1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J 【活動(dòng)】師生活動(dòng) 問題:在相同的時(shí)間里,電流通過不同用電器所做的功一般不同。在相同時(shí)間里,電流通過電力機(jī)車的電動(dòng)機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少,而且還有快慢,如何描述電流做功的快慢呢? 回答:用電功率 問題:電功率的定義式用語言如何表述?定義式?單位? 回答:單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。 定義式:~(對任何電路都適用) 單

6、位:瓦(W)、千瓦(kW) 說明:利用P=計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。 利用P=IU計(jì)算時(shí),若U是某一時(shí)刻的電壓,I是這一時(shí)刻的電流,則P=IU就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。 問題:燈泡接入電路中時(shí),燈泡和電線中流過相同的電流,燈泡和電線都要發(fā)熱,可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)光,電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么? 【講授】電熱和熱功率的講解 電熱:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 熱功率:單位時(shí)間內(nèi)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 在純電阻電路中(白熾燈、電爐等),電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功等于電熱。 純電阻用電器:電流通過用電器以發(fā)熱為目的如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡等 在非純電阻電路中,(如電動(dòng)機(jī)

7、),電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,但不可避免的一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。 非純電阻用電器:電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能力為目的,發(fā)熱不是目的,而是難以避免的熱能損失.例如電動(dòng)機(jī)、給蓄電池充電等 【講授】小結(jié) 小結(jié): 圖表展示電功和電熱的區(qū)別與聯(lián)系。 【練習(xí)】課堂練習(xí) 課堂練習(xí)1:圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)未知電路,測得它的兩端點(diǎn)a,b之間的電阻是R,在a,b之間加上電壓U,測得流過這電路的電流為I,則未知電路的電功率一定是 ( ) A . I2R????? B .U2/R?????? C. UI?????? D.I2R+UI 課堂練習(xí)2:加在某臺(tái)電動(dòng)機(jī)上的電壓是U,電動(dòng)機(jī)消耗的電

8、功率為P,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r,則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的熱功率為 ( ) A.P??? B.U2/r??? C.P2r/U2??? D.P-P2r/U2 課堂練習(xí)3:為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半,可以采用的措施是( ) A.使電流減半 B.電壓減半 C.使電爐的電阻減半 D.使電壓和電爐的電阻各減一半。 例:如圖所示,有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī),內(nèi)阻r=0.6Ω,R=10Ω,U=160 V,電壓表的讀數(shù)為110 V,求: (1)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少? (2)輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少? (3)在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少? (4)電動(dòng)機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少? 【教案】作業(yè) 布置作業(yè): 課本P55,問題與練習(xí)全部

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