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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(guān)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(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱。 4、能運用能量轉(zhuǎn)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(guān)實例，讓學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(zhì)：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(zhuǎn)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(zhuǎn)化為其他形式的能．即電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度． 2．電功率 (1)定義：單位時間內(nèi)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(guān)系 （2）并聯(lián)電路 功率關(guān)系 （3）結(jié)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(guān)系 串聯(lián)電路 并聯(lián)電路 功率 分配 ＝ ＝ 功率 關(guān)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，電阻卻較小． 【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(nèi)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(zhuǎn)化為內(nèi)能，溫度升高． (5)實質(zhì)：電流的熱效應實質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 【特別提醒】 電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(nèi)的發(fā)熱量叫熱功率． (2)表達式：熱功率即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率P＝＝I2R. (3)單位：瓦特，符號W. (4)實質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(nèi)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(zhuǎn)化為內(nèi)能 除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化 電流做功電能全部轉(zhuǎn)化為電熱 電流做功電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)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