【小初高学习]2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 第5节 焦耳定律教学案 新人教版选修
高中物理焦耳定律教案
高中物理焦耳定律教案一、教学目标1. 让学生理解焦耳定律的定义和内容；2. 让学生掌握焦耳定律的计算方法和应用；3. 培养学生对物理实验的观察能力和分析能力；4. 培养学生的科学思维和团队合作能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：焦耳定律的定义、内容和计算方法；2. 教学难点：焦耳定律在实际问题中的应用和能量守恒的理解。
三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究焦耳定律；2. 使用多媒体教学，展示实验现象和动画演示；3. 进行小组讨论和实验操作，培养学生的实践能力；4. 进行课堂提问和解答，帮助学生巩固知识。
四、教学准备1. 多媒体教学设备；2. 实验器材：电阻、电流表、电压表、电源等；3. 教学课件和教案。
五、教学过程1. 引入新课：通过展示实验现象，引导学生思考能量转化的原理；2. 讲解焦耳定律：介绍焦耳定律的定义、内容和计算方法；3. 示例讲解：通过实际问题，讲解焦耳定律的应用；4. 小组讨论：让学生进行小组讨论，探讨焦耳定律的实际意义；5. 实验操作：让学生进行实验操作，观察和记录实验现象；6. 数据分析：让学生分析实验数据，验证焦耳定律；7. 课堂提问：进行课堂提问，帮助学生巩固知识；8. 总结与评价：总结本节课的重点内容，进行评价和反馈。
教学反思：本节课通过问题驱动法和多媒体教学，引导学生主动探究焦耳定律，培养了学生的观察能力和实践能力。
在实验环节，学生通过操作和数据分析，验证了焦耳定律，加深了对知识的理解。
课堂提问和解答环节帮助学生巩固了知识，达到了预期的教学目标。
但在教学中，需要注意引导学生理解能量守恒的概念，加强对难点知识的教学。
六、教学内容与活动设计1. 通过多媒体展示不同场景下的能量转化现象，让学生观察和分析其中的能量转化过程。
2. 设计实验：让学生设计一个实验，验证焦耳定律。
3. 学生分组进行实验，观察和记录实验数据。
4. 学生分析实验数据，归纳出焦耳定律的规律。
高中物理《焦耳定律》教学设计
高中物理《焦耳定律》教案教学焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。
内容是：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。
下面是整理分享的高中物理教案：《焦耳定律》，欢迎阅读与借鉴。
中学物理教案篇一：《焦耳定律》一、教材分析焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。
二、教学目标（一）知识与技能1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
3、知道电功率和热功率的区别和联系。
（二）过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。
（三）情感、态度与价值观通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
三、教学重点难点【教学重点】电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】电功率和热功率的区别和联系。
四、学情分析学生学好这节知识是非常必要的，A.重点：理解电功和电功率和焦耳定律。
B.难点：帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点，防止学生乱套用公式。
C.关键：本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验。
在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用五、教学方法等效法、类比法、比较法、实验法六、课前准备灯泡（36V，18W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机七、课时安排八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。
学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能；（2）电炉把电能转化成内能；（3）电动机把电能转化成机械能；（4）电解槽把电能转化成化学能。
[推荐学习]2017_2018学年高中物理第二章恒定电流第5讲串联电路和并联电路学案新人教版选修3_
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串联电路和并联电路[目标定位] 1.掌握串、并联电路的电流和电压的特点.2.掌握电阻串、并联的计算.3.理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理，并会进行有关计算．一、对串联电路的理解1．串联把几个导体依次首尾相连，接入电路，这样的连接方式叫做串联，如图1所示．图12．串联电路的特点(1)串联电路中各处的电流相等，即：I ＝I 1＝I 2＝I 3.(2)串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，即：U ＝U 1＋U 2＋U 3. (3)串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和，即R ＝R 1＋R 2＋R 3.(4)串联电阻具有分压作用：串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即：U 1R 1＝U 2R 2＝U 3R 3＝I . 深度思考(1)若R 1、R 2组成串联电路，R 1不变，R 2增大时，串联的总电阻如何变化？若R 1≪R 2，串联的总电阻接近哪个电阻？(2)若n 个相同的电阻R 串联，总电阻是多大？ 答案 (1)增大 接近R 2 (2)nR例1 电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中．已知R 1＝10Ω、R 3＝5Ω，R 1两端的电压为6V ，R 2两端的电压为12V ，则( ) A ．电路中的电流为0.6A B ．电阻R 2的阻值为20Ω C ．三只电阻两端的总电压为21V D ．电阻R 3两端的电压为4V 解析 电路中的电流I ＝U 1R 1＝610A ＝0.6A ，A 对； R 2阻值为R 2＝U 2I ＝120.6Ω＝20Ω，B 对；三只电阻两端的总电压U ＝I (R 1＋R 2＋R 3)＝21V ，C 对； 电阻R 3两端的电压U 3＝IR 3＝0.6×5V ＝3V ，D 错． 答案 ABC1分析串联电路要抓住电流不变的特点.2串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻；当一个大电阻和一个小电阻串联时，串联电阻接近大电阻.3串联电路中任一电阻增大，总电阻增大.二、对并联电路的理解1．并联：把几个导体的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把这两端接入电路，这样的连接方式叫做并联，如图2所示．图22．并联电路的特点(1)并联电路的总电流等于各支路电流之和，即：I ＝I 1＋I 2＋I 3.(2)并联电路的总电压与各支路电压相等，即：U ＝U 1＝U 2＝U 3.(3)并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，即：1R ＝1R 1＋1R 2＋1R 3.(4)并联电路具有分流作用：并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比，即：I 1R 1＝I 2R 2＝I 3R 3＝U .深度思考(1)若R 1、R 2组成并联电路，R 1不变，R 2增大时，并联的总电阻如何变化？若R 1≪R 2，并联的总电阻接近哪个电阻？(2)若n 个相同的电阻R 并联，总电阻是多大？ 答案 (1)增大 接近R 1 (2)R n例2 如图3所示的电路中，R 1＝2Ω，R 2＝3Ω，R 3＝4Ω.图3(1)电路的总电阻是多少？(2)若流过电阻R 1的电流I 1＝3A ，则通过R 2、R 3的电流分别为多少？干路电流为多少？ 解析 (1)根据并联电路的特点 电路中1R 总＝1R 1＋1R 2＋1R 3所以R 总＝1213Ω.(2)由于I 1R 1＝I 2R 2＝I 3R 3，所以I 2＝2AI 3＝1.5A干路电流I ＝I 1＋I 2＋I 3 ＝(3＋2＋1.5) A ＝6.5A.答案 (1)1213Ω (2)2A 1.5A 6.5A1分析并联电路要抓住电压不变的特点.2并联电阻小于任一个分电阻；一个大电阻与一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻. 3并联电路任一电阻增大时，总电阻也随之增大.针对训练 由四个电阻连接成的电路如图4所示．R 1＝8Ω，R 2＝4Ω，R 3＝6Ω，R 4＝3Ω.图4(1)求a 、d 之间的总电阻；(2)如果把42V 的电压加在a 、d 两端，则通过每个电阻的电流是多少？ 答案 见解析解析 (1)由题图可知R cd ＝R 3R 4R 3＋R 4＝6×36＋3Ω＝2Ω. 故R ad ＝R 1＋R 2＋R cd ＝8Ω＋4Ω＋2Ω＝14Ω. (2)由欧姆定律知I ＝U R ad ＝4214A ＝3A ，即为通过R 1、R 2的电流．设通过R 3、R 4的电流分别为I 3、I 4，则由并联电路电压相等，得I 3R 3＝I 4R 4，又I 3＋I 4＝3A ，解得I 3＝1A ，I 4＝2A ．三、电流表和电压表1．小量程电流表G(表头)的三个参数 (1)电流表的内阻：电流表G 的电阻R g . (2)满偏电流：指针偏转到最大刻度时的电流I g .(3)满偏电压：电流表G 通过满偏电流时，加在它两端的电压U g .由欧姆定律可知U g ＝I g R g . 2．电压表、电流表的改装及其特点由相同的表头改装成两个量程不同的电流表，读数越大的电流表表示流过表头的电流越大吗？什么可以表示流过表头的电流大小？答案 不是．指针偏转角度越大表示流过表头的电流越大．例3 有一电流表G ，内阻R g ＝10Ω，满偏电流I g ＝3mA.(1)要把它改装成量程为0～3V 的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？(2)要把它改装成量程为0～0.6A 的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？解析 (1)由题意知电流表G 的满偏电压U g ＝I g R g ＝0.03V改装成量程为0～3V 的电压表，当达到满偏时，分压电阻R 的分压U R ＝U －U g ＝2.97V所以分压电阻R ＝U R I g ＝2.970.003Ω＝990Ω改装后电压表的内阻R V ＝R g ＋R ＝1000Ω.(2)改装成量程为0～0.6A 的电流表，当达到满偏时，分流电阻R ′的分流I R ′＝I －I g ＝0.597A 所以分流电阻R ′＝U gI R ′≈0.05Ω 改装后电流表的内阻R A ＝R g R ′R g ＋R ′≈0.05Ω答案 见解析关于电表的改装，要分清改装成电压表时需串联电阻，改装成电流表时需并联电阻，然后再结合电路知识及部分电路欧姆定律加以解决．(1)先明确小量程电流表G 的两个参数：I g 、R g ，并算出满偏电压U g ＝I g R g . (2)用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻．①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻来分压，如图5所示，其阻值R ＝U I g－R g .图5②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻来分流，如图6所示，其阻值R ＝I gI －I gR g .图61．(串、并联电路的有关计算)电阻R 1与R 2并联在电路中，通过R 1与R 2的电流之比为1∶2，则当R 1与R 2串联后接入电路中时，R 1与R 2两端电压之比U 1∶U 2为( ) A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶4D ．4∶1 答案 B2．(串、并联电路的有关计算)如图7所示，R 1＝4Ω，R 2＝9Ω，R 3＝18Ω.通电后经R 1、R 2和R 3的电流之比I 1∶I 2∶I 3＝________，R 1、R 2和R 3两端的电压之比U 1∶U 2∶U 3＝________.图7答案3∶2∶1 2∶3∶33．(电表的改装)一量程为100μA的电流表，内阻为100Ω，表盘刻度均匀，现串联一个9900Ω的电阻将它改装成电压表，则该电压表的量程为______V．用它来测量电压时，表盘指针位置如图8所示，此时电压表的读数大小为______V.图8答案 1 0.8解析4. (电表的改装)(多选)如图9甲、乙所示的电路图为电表改装的示意图，G为表头、R为可调电阻，则下列说法正确的是( )图9A．图甲为电流表改装的原理图，增大可调电阻的阻值，改装后电表的量程增大B．图甲为电流表改装的原理图，增大可调电阻的阻值，改装后电表的量程减小C．图乙为电压表改装的原理图，增大可调电阻的阻值，改装后电表的量程增大D．图乙为电压表改装的原理图，增大可调电阻的阻值，改装后电表的量程减小答案BC解析电压表电阻分压，串联；电流表电阻分流，并联．所以题图甲为电流表改装的原理图，题图乙为电压表改装的原理图．并联电路电阻大时分流少，所以R增大时量程减小；串联电路电阻大时分压多，所以R增大时量程增大．综上所述选项B、C正确．题组一串、并联电路的特点及有关计算1．(多选)下列说法中正确的是( )A．一个电阻和一根理想导线并联，总电阻为零B．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻也增大D．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻一定减小答案ABC解析由并联电路的特点知：并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小，且任一支路的电阻增大时(其他支路不变)，总电阻也增大，所以A、B、C对，D错．2．将一只阻值为几千欧的电阻R1和一只阻值为千分之几欧的电阻R2串联起来，则总电阻( )A．很接近R1且略大于R1B．很接近R1且略小于R1C．很接近R2且略大于R2D．很接近R2且略小于R2答案 A3．已知通过三个并联支路的电流之比I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为( )A．6∶3∶2 B．2∶3∶6C．1∶2∶3 D．2∶3∶1答案 A解析三个并联支路的电压相等，根据欧姆定律I＝UR得，电流I与电阻R成反比．电流之比I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则电阻之比R1∶R2∶R3＝6∶3∶2，故选A.4．(多选)如图1所示，图中1、2分别为电阻R1、R2的电流随电压变化的关系图线，则( )图1A．R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅰ区域B．R1和R2串联后的总电阻的I－U图线应在Ⅲ区域C．R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅰ区域D．R1和R2并联后的总电阻的I－U图线应在Ⅱ区域答案BC5．如图2所示，变阻器的总电阻为R ，连线电阻不计，当它的滑片P 从左端向右端移动时，A 、B 间的电阻变化情况是( )图2A ．减小B ．增大C ．先减小后增大D ．先增大后减小答案 D解析 当滑片在最左端或者最右端时，A 、B 两点间的电阻均为0，当滑片在中间时，A 、B 间的电阻最大；当滑片在中间时，长度变为原来的二分之一，横截面积变为原来的一倍，则电阻变为原来的四分之一，即电阻由0增大到R 4再减小到0，最大值为R4.故选D.6．(多选)一个T 形电路如图3所示，电路中的电阻R 1＝10Ω，R 2＝120Ω，R 3＝40Ω.另有一电压为100V 的测试电源，则( )图3A ．当c 、d 端短路时，a 、b 之间的等效电阻是40ΩB ．当a 、b 端短路时，c 、d 之间的等效电阻是40ΩC ．当a 、b 两端接通测试电源时，c 、d 两端的电压为80VD ．当c 、d 两端接通测试电源时，a 、b 两端的电压为80V 答案 AC解析 当c 、d 端短路时，等效电路如图甲所示，R 123＝R 1＋R 2R 3R 2＋R 3＝40Ω，同理可知当a 、b 端短路时，R 213＝R 2＋R 1R 3R 1＋R 3＝128Ω，选项A 正确，选项B 错误．当a 、b 两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据欧姆定律得I ＝UR 1＋R 3＝10010＋40A ＝2A ，所以U cd ＝IR 3＝80V ．当c 、d 两端接通测试电源时，等效电路如图丙所示，根据欧姆定律得I ′＝U R 2＋R 3＝100120＋40A＝58A ，所以U ab ＝I ′R 3＝25V ，选项C 正确，选项D 错误．题组二 改装电表的原理7．电流表的内阻是R g ＝200Ω，满刻度电流值是I g ＝500μA ，现欲把此电流表改装成量程为1V 的电压表，正确的方法是( ) A ．应串联一个0.1Ω的电阻 B ．应并联一个0.1Ω的电阻 C ．应串联一个1800Ω的电阻 D ．应并联一个1800Ω的电阻 答案 C解析 电流表改装成电压表，应串联电阻．电阻两端的电压U ′＝U －U g ＝1V －200×500×10－6V ＝0.9V ，串联的电阻阻值为R ＝U ′I g＝1800Ω. 8．(多选)如图4所示电路，将两个相同的电流计分别改装成电流表A 1(0～3A)和电流表A 2(0～0.6A)，把这两个电流表并联接入电路中测量电流．则下列说法中正确的是( )图4A ．A 1的指针半偏时，A 2的指针也半偏B ．A 1的指针还没有满偏，A 2的指针已经满偏C ．A 1的读数为1A 时，A 2的读数为0.6AD ．A 1的读数为1A 时，干路中的电流为1.2A 答案 AD解析 电流表是由电流计并联一个电阻改装而成，两电流表并联，所以两表头也并联，流过两表头的电流相等，A 1的指针半偏时，A 2的指针也半偏．A 正确，B 错误；两电流表的内阻之比为1∶5，则电流之比为5∶1.A 1的读数为1A 时，A 2的读数为0.2A ，干路中的电流为1.2A ．C 错误，D 正确．故选A 、D.9．一个电流表由小量程的电流表G 与电阻R 并联而成．若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些，下列采取的措施正确的是( )A ．在R 上串联一个比R 小得多的电阻B ．在R 上串联一个比R 大得多的电阻C ．在R 上并联一个比R 小得多的电阻D ．在R 上并联一个比R 大得多的电阻 答案 A解析 电流表读数比准确值稍小些，是由于并联的电阻R 阻值偏小，而使流经小量程的电流表的电流偏小，所以应该给电阻R 串联一个阻值比R 小的多的电阻，从而使通过G 的电流变大．10.如图5所示，其中电流表A 的量程为0.6A ，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A ；R 1的阻值等于电流表内阻的12；R 2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )图5A ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04AB ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06AD ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A 答案 C解析 当接线柱1、2接入电路时，R 1与电流表并联，由于R 1＝R A2，可知流过R 1的电流为流过电流表电流的2倍，所以1、2接线柱间的电流为流过电流表电流的3倍，所以每一小格是原来的3倍，即为0.06A ，所以A 、B 错误；当接线柱1、3接入电路时，电流表与R 1并联，然后再与R 2串联，串联电阻对电流无影响，与1、2接入电路的效果一样，所以每一小格表示0.06A ，C 正确，D 错误． 题组三 综合应用11．阻值相等的四个电阻、电容器C 及电池E (内阻可忽略)连接成如图6所示电路．开关S 断开且电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2.Q 1与Q 2的比值为( )图6A.25B.12C.35D.23答案 C解析 S 断开时等效电路如图甲所示．图甲电容器两端电压为U 1＝ER ＋23R ×23R ×12＝15E ； S 闭合时等效电路如图乙所示．图乙电容器两端电压为U 2＝ER ＋12R ×12R ＝13E ， 由Q ＝CU 得Q 1Q 2＝U 1U 2＝35，故选项C 正确． 12．在如图7所示的电路中，小量程电流表G 的内阻R g ＝100Ω，满偏电流I g ＝1mA ，R 1＝900Ω，R 2＝100999Ω.图7(1)当S 1和S 2均断开时，改装成的表是什么表？量程为多大？(2)当S 1和S 2均闭合时，改装成的表是什么表？量程为多大？ 答案 (1)电压表 1V (2)电流表 1A 解析 (1)S 1和S 2均断开时，电阻R 1与小量程电流表G 串联，可组成较大量程的电压表，电压表的内阻R V ＝R g ＋R 1＝1000Ω.所以电压表两端的电压最高为： U ＝I g R V ＝0.001×1000V ＝1V.即改装成的电压表的量程为1V.(2)S 1和S 2均闭合时，电阻R 1被短路，电阻R 2与小量程电流表G 并联，组成较大量程的电流表．当小量程电流表G 满偏时，通过R 2的电流为：I R 2＝I g R g R 2＝0.001×100100999A ＝0.999A ．故改装成的电流表的量程为I ＝I R 2＋I g ＝0.999A ＋0.001A ＝1A.。
2017高中物理第2章恒定电流5焦耳定律课件新人教版选修3_1
重点难点突破
一、串、并联电路中电功率的分析与计算
1．串联电路
2 各部分电路电流 I 相同，根据 P ＝ I R，各电阻上的电功率 与电阻成正比 功率关系 总功率P＝UI＝U1＋U2＋„＋UnI ＝P1＋P2＋„＋Pn
2．并联电路 U2 各支路电压相同，根据P＝ R ，各支路电阻上的电功率 功率关系与电阻成反比 总功率P总＝UI＝UI1＋I2＋„＋In ＝P1＋P2＋„＋Pn 3．结论 无论是串联电路还是并联电路， 电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之 和。
2．电功与电热的计算公式比较
纯电阻电路 电功 电热 电功率 热功率
2 U W＝IUt＝I2Rt＝ R t 2 U Q＝IUt＝I2Rt＝ R t 2 U P＝IU＝I2R＝ R 2 U P＝IU＝I2R＝ R
非纯电阻电路 W＝IUt Q＝I2Rt P＝UI P＝I2R
[特别提醒]不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都可以用W ＝UIt，功率都可以用P＝UI，热量都可以用Q＝I2Rt，热功率都可以用P＝I2R， 若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路。
二、纯电阻电路和非纯电阻电路
1．两种电路的比较
两种电路 比较内容 元件特点 欧姆定律 能量转化 元件举例 纯电阻电路 电路中只有电阻元件 服从欧姆定律 U I＝ R 电流做功全部转化为电热即 电能全部转化为导体的内能 电阻、电炉丝、白炽灯等 非纯电阻电路 除电阻外还包括能把电能转化 为其他形式能的用电器 不服从欧姆定律： U U>IR 或 I<R 电流做功除转化为内能外还要 转化为其他形式的能 电动机、电解槽等
110V，两灯可以正常发光。
比较 C 、 D 两个电路，由于 C 电路中变阻器功率为 (IA － IB)×110，而 D 电路 中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小。
《焦耳定律》教学设计(优选6篇)
《焦耳定律》教学设计(优选6篇)(实用版)编制人：______审核人：______审批人：______编制单位：______编制时间：__年__月__日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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高二物理焦耳定律教案 焦耳定律教案
高二物理焦耳定律教案一、教学目标知识与技能：1.理解焦耳定律的内容及表达式；2.掌握焦耳定律的应用，能够运用焦耳定律解决实际问题。
过程与方法：1.通过实验观察电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系；2.学会运用控制变量法进行物理探究。
情感态度价值观：1.培养学生的观察能力、思考能力及动手能力；2.培养学生对物理实验的兴趣，激发学生学习物理的热情。
二、教学重点1.焦耳定律的内容及表达式；2.焦耳定律的应用。
三、教学难点1.理解电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系；2.掌握运用控制变量法进行物理探究的方法。
四、教学过程1.导入：引导学生回顾电流的热效应，提问：电流产生的热量与哪些因素有关？2.实验探究：（1）安排学生进行实验，观察电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系；（2）引导学生运用控制变量法进行实验，确保实验结果的准确性；（3）引导学生分析实验数据，归纳出焦耳定律的表达式。
3.理论讲解：（1）讲解焦耳定律的内容及表达式；（2）举例说明焦耳定律的应用，如电动机、电热器等；（3）引导学生思考焦耳定律在现实生活中的意义。
4.练习与拓展：（1）安排学生进行练习，运用焦耳定律解决问题；（2）引导学生进行拓展思考，探讨焦耳定律在新能源、环保等方面的应用；（3）鼓励学生进行小发明、小制作，将焦耳定律应用于实际生活中。
（2）反思实验过程中的优点与不足，提高实验技能；（3）激发学生对物理学习的兴趣，培养学生的创新意识。
五、教学评价1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、思考问题的方式、与同学的互动等；2.练习与拓展：评估学生在练习中的表现，以及他们在拓展思考中的创意与实践能力；3.实验报告：检查学生实验报告的完整性、实验数据的准确性以及结论的合理性。
六、教学反思本节课通过实验探究、理论讲解、练习与拓展等环节，使学生掌握了焦耳定律的内容及应用。
在教学过程中，注重培养学生的观察能力、思考能力及动手能力，激发学生学习物理的热情。
2017-2018学年高中物理第二章恒定电流章末总结学案新人教版选修
第二章 恒定电流一、纯电阻电路和非纯电阻电路1.对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能，W＝Q ＝UIt ＝U 2Rt ＝Pt .2.对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热.在这种情况下，不能用I 2Rt 或 U 2Rt 来计算电功.例1 如图1所示，电源的电动势E ＝110 V ，电阻R 1＝21 Ω，电动机线圈的电阻R 0＝0.5 Ω，开关S 1始终闭合.当开关S 2断开时，电阻R 1的电功率是525 W ；当开关S 2闭合时，电阻R 1的电功率是336 W ，求：图1(1)电源的内电阻；(2)当开关S 2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率. 答案 (1)1 Ω (2)26 A 1 606 W解析 (1)设S 2断开时R 1消耗的功率为P 1，则P 1＝(ER 1＋r)2R 1，代入数据可以解得，r ＝1 Ω.(2)设S 2闭合时R 1两端的电压为U ，消耗的功率为P 2，则P 2＝U 2R 1，解得，U ＝84 V由闭合电路欧姆定律得，E ＝U ＋Ir ， 代入数据，得I ＝26 A流过R 1的电流为I 1，流过电动机的电流为I 2，I 1＝UR 1＝4 A ， 而I 1＋I 2＝I ，所以I 2＝22 A ， 由UI 2＝P 出＋I 22R 0代入数据得，P 出＝1 606 W. 二、含容电路的计算1.分析含电容器的电路时应注意电容器两极板分别与电路中哪两点等势，从而可确定电容器两极板间电势差和带电荷量的正负.2.当电路发生变化时，注意分析电容器两板电势的变化，计算电容器电量变化量时，要注意极板电荷电性的变化.若某一极板原来带正电Q1，后来变为带正电Q2，则电量变化量大小ΔQ ＝|Q1－Q2|；若该极板由原来带正电Q1变为后来带负电－Q2，则ΔQ＝Q1＋Q2.例2如图2所示，已知路端电压U＝18 V，电容器C1＝6 μF、C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω、R2＝3 Ω.当开关S断开时，A、B两点间的电压U AB等于多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？图2答案18 V 减少了3.6×10－5 C解析在电路中电容器C1、C2相当于断路.当S断开时，电路中无电流，B、C等势，A、D等势，因此U AB＝U＝18 V.当S闭合时，R1和R2串联，C1两端的电压等于R1两端电压，C2两端的电压为R2两端电压，C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当S断开时，U AC＝18 V，电容器C1带电荷量为Q1＝C1U AC＝6×10－6×18 C＝1.08×10－4 C.当S闭合时，电路R1、R2导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得U AC′＝R1R1＋R2U＝66＋3×18 V＝12 V此时电容器C1的带电荷量为Q′＝C1U AC′＝6×10－6×12 C＝7.2×10－5 C电容器C1带电荷量的变化量为ΔQ＝Q′－Q1＝－3.6×10－5 C负号表示减少，即C1的带电荷量减少了3.6×10－5 C.三、电路故障的分析电路故障的分析方法(1)仪器检测法①用电压表对断路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点.②用电压表对短路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路被短路.③用欧姆表检测：在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开.若测得某段电路的电阻是零，说明该部分是短路，若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分是断路. (2)假设法已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路.否则，故障没发生在该部分电路.用此方法，直到找到故障为止.例3 如图3所示的电路中，电源电动势为6 V ，当开关S 接通后，灯泡L 1和L 2都不亮，用电压表测得各部分电压是U ab ＝6 V ，U ad ＝0，U cd ＝6 V ，由此可判定( )图3A.L 1和L 2的灯丝都烧断了B.L 1的灯丝烧断了C.L 2的灯丝烧断了D.变阻器R 断路 答案 C解析 由题干条件可知，电路中有的地方有电压，说明电源是有电压的.由U ab ＝6 V 和U ad ＝0可知外电路上bcd 段有断点；由U cd ＝6 V 可知外电路上c L 2d 段有断点，即L 2的灯丝烧断了，而且除L 2外，灯L 1和变阻器R 都没有断路，否则也不存在U cd ＝6 V. 例4 如图4所示电路，已知R 3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A ，电压表读数为2 V ，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，使电流表读数为0.8 A ，电压表读数变为3.2 V ，问：图4(1)哪个电阻发生断路故障； (2)R 1的阻值是多少；(3)能否求出电源电动势E 和内阻r ？如果能，求出结果；如果不能，说明理由. 答案 (1)R 2 (2)4 Ω (3)见解析解析 (1)由电压表和电流表示数都增大可以确定R 2断路. (2)R 2断路后，电压表测量的是R 1两端的电压，根据R ＝UI 得R 1＝U ′I ′＝3.20.8Ω＝4 Ω. (3)R 2断路前，R 3两端的电压为U 3＝IR 1－U ＝0.75×4 V －2 V ＝1 V I 3＝U 3R 3＝0.25 A。
高中物理第二章恒定电流焦耳定律导学案新人教选修
2.5 焦耳定律学习目标1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。
了解实际功率和额定功率。
2．了解电功和电热的关系。
了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。
3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。
4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
学习疑问学习建议【预学能掌握的内容】（查阅教材p53-54页完成下列问题）一. 电功和电功率1. 功是能量转化的量度，电能转化为其他形式的能通过实现。
电流做功的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；2. 电功公式：是电功的普适式，适用于任何电路。
单位：。
3电功率不同电机做功快慢不同，内电流所做的功叫做电功率。
公式：P= 是电功率的普适式。
单位：。
适用于任何电路。
二. 焦耳定律和热功率（1）电流的热效应：电流在通过导体时，导体要发热，能转化为能。
这就是电流的热效应。
任何电路中电流I 通过电阻R时都要产生的热量（电热）。
（2）焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的成正比，跟导体的电阻成及通电时间成。
（3）表达式：电热Q= 。
注意：焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是计算电热，都应选用焦耳定律。
适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。
（4）热功率（P）：定义：称为热功率。
表达式：P = 。
合作探究: 电功和电热有何异同1 . 纯电阻电路: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。
在纯电阻电路中，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 .同理 .2 .非纯电阻电路:电流通过用电器时把 能全部转化为 的能和 能，这样的电路叫做非纯电阻电路。
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。
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教育精品学习资源 教育精品学习资源 第5节 焦耳定律
一、电功和电功率┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．电功 (1)定义：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。 (2)公式：W＝IUt。 (3)国际单位：焦，符号为J。 (4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。 (5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功。
(2)公式：P＝Wt＝IU。 (3)单位：瓦，符号：W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。 3．额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U
额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额。 (2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。 ①[判一判] 1．电流做功的实质是电场力对电荷做功(√) 2．kW·h是电功的单位，1 kW·h＝3.6×106 J(√) 3．电流做的功越多，电功率越大(×) 二、焦耳定律┄┄┄┄┄┄┄┄② 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。 (2)公式：Q＝I2Rt。 (3)对应单位：1 J＝1 A2·Ω·s。 (4)适用范围：可求任何电路中的电热。 2．热功率 教育精品学习资源 教育精品学习资源 (1)定义：单位时间内产生的电热。 (2)公式：P＝Qt＝I2R。 [说明] 1．纯电阻电路和非纯电阻电路
2.电功与电热的区别与联系 (1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt；P电＝P热＝UI＝I2R＝U2R。 (2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热 Q＝I2Rt，W＞Q；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电＞P热。 ②[判一判] 1．电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能(×) 2．电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程(√) 3．电功率越大，表示电流做功越多(×)4．焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路(√)
[典型例题] 例1.额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( ) 教育精品学习资源 教育精品学习资源 [解析] 对灯泡有P＝UI＝U2R，可知：RAUA，且有UB>110 V，B灯被烧毁，UA<110 V，A灯不能正常发光，A错误。对于B电路，由于RB>RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>U并，B灯被烧毁。对于C电路，B灯与变阻
器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光。比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小。
[答案] C [点评] 灯泡属于纯电阻用电器，一般计算中为了简便不考虑温度对阻值的影响(实际情况并不
这样)，由P额＝U2额R可知道灯泡的阻值，当加在它两端的电压变化时，它的实际功率要随之变化而其电阻不变，灯泡的亮暗取决于实际消耗的电功率，而不能看额定功率。只有加在它两端的电压等于额定电压时，其实际功率才等于额定功率。 [即时巩固] 1．如图所示电路中，R1＝R3＜R2＝R4，在a、b两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则它们的大小关系是( ) A．P1＝P3＜P2＝P4
B．P2＞P1＞P3＞P4
C．P2＞P1＞P4＞P3
D．P1＞P2＞P3＞P4
解析：选B 根据并联电阻的特点，R3、R4两电阻的并联值R34要小于R3，所以根据串联
电路中功率分配关系可知P2＞P1＞P34。再根据并联电路中功率分配关系可知P3＞P4，故选项B正确。
1.电动机模型 如图，电动机由线圈电阻和其他元件组成，电动机工作时，部分电压加在线圈电阻上，大部分电压加在其他元件上用来将电能转化为机械能，此时电路为非纯电阻电路，通电但电动机不工作时，电压全部加在线圈电阻上，此时电路为纯电阻电路。 2．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内能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。 3．输入功率：电动机的总功率。计算公式：P总＝UI。 4．输出功率：电动机做有用功的功率。如图所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)。 5．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热＝I2r。 6．功率关系：P总＝P出＋P热。
7．电动机的效率：η＝P出P总。 [注意] 在非纯电阻电路中，只能用W＝UIt，P＝UI计算电功和电功率；Q＝I2Rt及P热＝I2R计教育精品学习资源 教育精品学习资源 算电热和热功率。 [典型例题] 例2.在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。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0.5 A和 1.0 V；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2.0 A和15.0 V。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。 [解析] 当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中
只有电动机的内阻消耗电能，其阻值为：r＝U1I1＝1.00.5 Ω＝2 Ω 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V， 则电动机的总功率P总＝U2I2＝15.0×2.0 W＝30.0 W 线圈电阻的热功率P热＝I22r＝2.02×2 W＝8.0 W 所以电动机的输出功率P输出＝P总－P热＝30.0 W－8.0 W＝22.0 W [答案] 22.0 W 2 Ω [点评] 电动机电路的分析与计算
[即时巩固] 2．如图所示，一台直流电动机所加电压为110 V，通过的电流为5 A。该电动机在10 s内把一个质量为50 kg的物体匀速提高了9 m，求电动机的电功率和电动机线圈的电阻(不计摩擦，g取10 m/s2)。 解析：电功率：P＝UI＝110×5 W＝550 W 电动机做功的过程就是把电能转化为机械能和内能的过程。 机械能：E＝mgh＝50×10×9 J＝4 500 J 内能：Q＝W－E＝Pt－E＝(550×10－4 500) J＝1 000 J
由焦耳定律Q＝I2Rt，得：R＝QI2t＝1 0002×10 Ω＝4 Ω。 答案：550 W 4 Ω 教育精品学习资源
教育精品学习资源 1．[多选]关于三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝U2R的适用范围，以下说法正确的是( ) A．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求电热功率 B．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求电热功率 C．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求电热功率，第三个公式没有意义 D．由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所示P即是电功率 解析：选BC 首先要明确，欧姆定律U＝IR只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同。其次，P＝UI表示电功率，而P＝I2R表示电热功率。因此，在纯电阻电路中，UI＝I2R，消耗的电能全部转化为热能；而在非纯电阻电路中，UI>I2R，即消耗的电能只有部分转化为热能，综上所述，B、C正确。 2．一电动机线圈电阻为R，在它两端加上电压U，电动机正常工作，测得通过它的电流为I，电动机的机械功率是( )
A．I2R B.U2R C．UI－I2R D．UI 解析：选C 电动机的电功率P＝UI，热功率P热＝I2R，所以机械功率是P机＝P－P热＝UI－I2R，选项C正确。
3．电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个白炽灯串联使用，电灯还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)。下列说法中正确的是( ) A．开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大 B．开关接通时，电灯熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小 C．开关断开时，电灯发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热功率较小 D．开关断开时，电灯发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变
解析：选A 开关接通将灯泡短路，电灯熄灭，电路中总阻值减小，由P＝U2R知，电路
的总电功率增大，A对，B错；开关断开时，电灯发光，电路中总阻值较大，由P＝U2R知，电路的总电功率较小，电烙铁发热功率较小，C、D错。 4．有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为 “220 V 60 W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( ) A．日光灯最多 B．电烙铁最多 C．电风扇最多 D．一样多 解析：选B 电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它全部用来产生热。而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)。综上所述，B正确。 5．一台线圈电阻为2 Ω的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率。 解析：电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率， P′＝IU＝10×110 W＝1 100 W，
发热功率P热＝I2R＝102×2 W＝200 W， 转化成的机械功率P＝P′－P热＝1 100 W－200 W＝900 W，