教科版高中物理选修3-1第3节焦耳定律

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高中物理选修3-1知识总结即公式总结

物理选修3-1知识点即公式总结第一章电场一．电场基本规律 1．电荷电荷守恒定律。

自然界中只存在正、负电荷。

(1)三种带电方式：摩擦起电—掠夺式、接触起电—均分式、感应起电—本能式(2)元电荷：最小的带电单元，自然界任何物体的带电荷量都是元电荷(e=1.6×10-19c)的整数倍，电子、质子的电荷量都等于元电荷，但电性不同，前者为负，后者为正。

2．库伦定律：(1)定律内容：真空．．中两个静止点电荷．．．．．之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

(2)表达式：122kQ Q F r=k=9.0×109N ·m 2/C 2——静电力常量。

q 1、q 2是电荷带电量(C) r 是两个电荷的距离(m) (3)适用条件：真空中静止的点电荷。

二．电场力的性质：1．电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。

2．电场强度E ：(1)定义：电荷在电场中某点受到的电场力F 与电荷的带电量q 的比值，就叫做该点的电场强度。

(2)定义式：FE q=． E 与F 、q 无关，只由电场本身决定。

E 是电场强度(N/C 或V/m ²均可，1N/C=1V/m ²)F 是电场力(N) q 是电荷量(C)(3)电场强度是矢量：大小：在数值上为单位电荷受到的电场力。

方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E 的方向相反。

(4)单位：N/C,V/m 1N/C=1V/m (5)其他的电场强度公式 ①点电荷的场强公式：2kQE r =——Q 场源电荷；E 是点电荷电场强度(N/C 或V/m ²均可，1N/C=1V/m ²)；k 是静电力常量(=9.0×109N •m²/C ²) ；Q 是点电荷带电量(C) r 是半径(m)； ②匀强电场场强公式：UE d=——d 沿电场方向等势面间距离；U AB 是A ．B 两点的电势差(V) d 是距离(m)；E 是电场强度(N/C 或V/m ²均可，1N/C=1V/m ²) (6)场强的叠加：遵循平行四边形法则3．电场线：(1)意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的 (2)电场线的特点：①电场线起于正电荷(无穷远)，止于(无穷远)负电荷 ②不封闭，不相交，不相切。

2018版高中物理选修3-1课件：3-3 焦耳定律精品

当并联接入220 V电源时，两灯泡两端电压均为220 V，则灯泡均正常发光，故P1＝100 W，P2＝60 W，100 W的灯泡更亮. 答案 P1＝100 W，P2＝60 W,100 W的灯泡更亮
(2)把它们串联接到220 V的电源上，实际功率各是多少？哪
个灯泡更亮？
解析当串联接入220 V电源时，
答案 0.3 A
(2)电风扇工作时，电动机发热功率，转化为机械能的功率
及电机的效率；
解析线圈电阻发热功率PQ＝I2r＝1.8 W；
机械功率P机＝P－PQ＝64.2 W；
P机效率为机械功率与总功率之比为 η＝ P ＝97.3%.
答案 1.8 W 64.2 W 97.3%
(3)若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，此时通过电动机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率各是多大？解析当叶片不转动时，作纯电阻，I＝Ur ＝11 A; P＝UI ＝I2r＝2 420 W.
第3讲焦耳定律
目标定位 1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算 .2. 弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别．
1 预习导学梳理·识记·点拨 2 课堂讲义理解·深化·探究 3 对点练习巩固·应用·反馈
(2)热功率的计算公式为P热＝I2R.
例1 有分别标有“220 V、100 W”、“220 V、60 W”的两个灯泡. (1)把它们并联接到220 V的电源上，实际功率各是多少？哪个灯泡更亮？
解析由 P＝UR2得 100 W 的灯泡电阻 R1＝UP12＝2120002 Ω＝484 Ω， 60 W 的灯泡电阻 R2＝UP22＝262002 Ω≈807 Ω.

第3章-第3节焦耳定律

当堂双基达标
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图3－3－1
课时作业
LK ·物理
教学教法分析
选修3-1
课堂互动探究
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则t时间内电流做功W＝UIt，即电流在一段电路上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．
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菜
单
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3．探究交流为什么说欧姆定律只适用于纯电阻电路？在非纯电阻电路中 U、I、R 三者之间又有怎样的关系呢？
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【提示】
这是因为在纯电阻电路中，通过电流做功电
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定功率．
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(2012· 龙岩高二检测)一般地说，用电器的工作电压并不等于额定电压，家庭里通常不备电压表，但可以借
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助电能表测出用电器的实际工作电压，现在电路中只接入一个电热水壶，壶的铭牌和电能表的铭牌分别如图3－3－2(a) 和(b)所示．测得电能表的转盘转过125转的时间为121秒，
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物理2.3《焦耳定律》课件(教科版选修3-1)

电功率=热功率：P =P热 = UI = I2R = U2/R
非纯电阻电路:
M
电能 → 内能+其它形式的能
电功大于电热 W
UIt ＞
电功：W= UIt 电功率：P=UI
Q
W-Q
I2Rt
I＜U/R
电热：Q=I2Rt
热功率：P热=I2R
课堂训练
1、规格为“220V，1000W”的电炉，求：（1）电炉正常工作时，通过电阻丝的电流（2）电炉的电阻
请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。
物理电压
量运
U
行情况（V）
电流电阻
I
R
（A）（ Ω）
总功率热功率机械功率
[电功率] I2R UI －I2R
（UI）
（W）（W）（W）
转动 3 0.08 30 0.24 0.192 0.048
卡住 3 0.1 30 0.3 0.3
0
卡住：
电能 → 内能
卡住：
电能 → 内能
运转：
M
电能 → 机械能+内能
4.5A
48.4Ω
课堂训练
2、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（C ）
A．P
B．U 2/ r
C．P 2r /U 2
D．P – P 2r / U 2
非纯电阻电路中计算
电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R
探究实验：
给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各 1 只、导线若干。
指某段电路在某段时间

高中物理选修3-1-焦耳定律.ppt

P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别
为P1 '、P2 '，则可以判定
( AD )
A. P1＝2P2
B. P1＝P2
C. P1'＝2P2'
D. P1'＞2P2'
例4 已知R1、R2都标有“4W 100Ω” 字样，而R3标有“1W 100Ω”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 __1_._5_ W．
焦耳定律
1 电热
（1）定义：电流通过导体产生的热量
在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞，把定向移动的动能传给离子，使离子热运动加剧，将电能全部转化为内能．
（2）影响电热的因素：通电电流强度I 通电导体的电阻R
5
上节回放
焦耳定律
外接法
内接法
误差来源伏特表的分流电流表的分压
测量结果 R测＜ R真
R测＞ R真
选择依据
R<<RV R < R临
R>>RA R > R临
电路
限流式
分压式
优点简便，功率小电压调节范围大
选择依据 Rx < Rf
Rx > Rf
电功和电功率
1 电功导体中的恒定电场对自由电
（1）定义：
3．发展 (1)原因： ①甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的修。筑权 ②修路成为中国人救的亡强图烈存愿望。 (2)成果：1909年京建张成铁通路车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。 4．制约因素政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。

高中物理选修3-1-焦耳定律

焦耳定律知识集结知识元焦耳定律知识讲解电功、电功率、效率1．电功的计算及单位（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、通电时间t三者的乘积。

（2）公式：W=qU=UIt.（3）单位：在国际单位制中功的单位是焦耳，符号为J，常用的单位还有：千瓦时（KW·h），也称“度”，1KW·h=3.6×106J.2．电功计算公式所适用的电路（1）电功W=UIt适用于任何电路。

（2）在纯电阻电路中，由于，所以.3．电功率定义、公式及单位（1）定义：单位时间内电流所做的功，等于这段电路两端的电压U与通过这段导体的电流I的乘积。

（2）公式：.（3）单位是瓦特，符号为W（国际单位制），常用的还有千瓦（kW），1kW=1000W.4．电功率计算公式所适用的电路（1）电功率P=UI适用于任何电路。

（2）在纯电阻电路中，焦耳定律1．焦耳定律：（1）1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。

Q=I2Rt.焦耳定律是一个实验定律。

它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。

（2）热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．.（3）电功率与热功率对纯电阻电路，电功率等于热功率即：UI=I2R.此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．即：UI>I2R.此时，可得U>IR,所以，对非纯电阻电路欧姆定律不成立.2．电热（1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。

（2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。

（3）公式：Q=I2Rt.（4）适用对象凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。

教科版高中物理选修3-1《焦耳定律电路中的能量转化》名师教案

焦耳定律电路中的能量转化一、教学目标（一）知识与技能1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。

2．了解电功和电热的关系。

了解公式Q=Rt（P=R）、Q=t/R（P=/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。

5．理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。

（二）过程与方法通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。

（三）情感态度与价值观通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。

二、重点与难点：重点：区别并掌握电功和电热的计算。

难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。

三、设计思想焦耳定律也是初中学习过的内容，本节从电场力做功和能量转化这个更高的视角来理解焦耳定律，可用类比的方法说明：电场力对自由电荷做功时，电荷的电势能转化为动能，相当于物体在真空中自由下落，物体的重力势能转化为动能；而在电阻元件中电场力对电荷做功，电势能转化为内能，相当于物体在黏滞性较大的液体中匀速下落，重力势能转化为内能。

从能量转化和守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律，可使学生对欧姆定律的认识更加深入。

为降低教学难度，教材只是通过对闭合电路欧姆定律表达式的变形，来说明闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体表现，而没有从能量守恒定律推导出闭合电路欧姆定律。

另外，对电功和电热的区别与联系，教材中介绍不够充分，应适当补充纯电阻电路和非纯电阻电路的概念。

四、教学资源《焦耳定律电路中的能量转化》多媒体课件五、教学设计【课堂引入】生活中我们应用中各式各样的用电器，例如我们用电熨斗烫衣服、热水壶烧水、用电风扇乘凉等，那么电热水器烧水是电能转化为那种形式的能? 电风扇乘凉又是电能转化为那种形式的能?能量转化过程中又有什么规律呢？带着这些问题，进入今天的学习。

【课堂学习】问题：在电场中自由释放一电荷，电场力对其做功，电势能转化为动能，在导线中也有大量自由电荷，在导线两端加上电压，同时会沿导线建立起电场，电场力也会对自由电荷做功，驱使它们定向移动，在这过程中能量是如何转化的呢？学习活动一：复习电功和电功率概念。

2017-2018学年高二物理选修3-1课件：3-3焦耳定律精品

探究一
探究二
当堂检测
问题导引
名师精讲
典例剖析
对电功与电功率的理解在日常生活中,经常会用到家用小电器,例如电吹风、电熨斗等, 它们都会分为几挡,像电吹风可以吹暖风和热风。它们都是通过电流做功把电能转化为热能的。 (1)电流做功的实质是什么? (2)设加在一段电路两端的电压为U,通过电路的电流为I,试推导t 时间内电流做功的表达式。要点提示:(1)因电流是自由电荷在静电力作用下定向移动形成的, 电流做功实质上是导体中恒定电场对自由电荷的静电力做功。 (2)t时间内通过电路的总电荷量q=It,静电力移动电荷做功W=qU, 故t时间内电流做功W=UIt。
读一读·思一思
辨一辨·议一议
(4)焦耳定律最初是焦耳用实验直接得到的。 ( ) 解析:焦耳研究了电流的热效应后用实验得出的规律。答案:√ (5)电功一定等于电热。 ( ) 解析:非纯电阻电路电功大于电热。答案:×
读一读·思一思
辨一辨·议一议
2.探究讨论。 (1)电流做功越多,电功率越大吗? 答案:不一定。电功率是指电流单位时间内做的功,电流做功多, 由于时间不确定,所以电功率不一定大。 (2)电风扇、电冰箱消耗的电能等于I2Rt吗?电风扇消耗的电能转化成什么形式的能量了? 答案:不等于,电风扇、电冰箱消耗的电能没有全部转化为热能。电风扇消耗的电能有大部分转化为了机械能,小部分转化为了电热。
探究名师精讲
典例剖析
1.电功和电功率是对一段电路而言的,不论这段电路的结构如何, 也不管这段电路中有何种用电器,只要知道这段电路两端的电压U 和流过这段电路的电流I,就可以求出电功率,再知道用电的时间就可以求出电功。 2.用电器铭牌上所标注的额定电压、额定功率,是指用电器正常工作时的电压和在这个电压下的功率。例如:洗衣机的铭牌上标有额定电压220 V、额定洗涤功率320 W、额定脱水功率135 W,这是指该洗衣机在220 V电压下能正常工作,在这个电压下洗涤时的功率为320 W,脱水时的功率为135 W。 3.用电器正常工作是指在额定电压下工作,用电器在不同电压下工作一般可认为其电阻值不变。 4.电功和电功率定义公式分别是W=IUt和P=UI,不要随意用欧姆定律将其变形为W=I2Rt和P=I2R,因为变形后的公式只适用于纯电阻电路。

2024-2025学年高中物理第二章直流电路6焦耳定律电路中的能量转化教案教科版选修3-1

在教学过程中，我采用了提问、讨论、实验等多种教学手段，旨在激发学生的学习兴趣和参与度。同时，我也注重了学生的自主学习和探究，鼓励他们在课后进行更深入的学习和思考。
然而，在教学中也存在一些问题和不足。首先，部分学生在实验操作中不够规范，需要我在今后的教学中加强指导和监督。其次，我在讲解难点部分时，可能过于强调概念和公式，而忽视了学生的实际理解和应用。最后，我在小组讨论的引导上可能有所欠缺，需要我在今后的教学中更加注重学生的思考和交流。
3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
四、学生小组讨论（用时10分钟）
1.讨论主题：学生将围绕“焦耳定律在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。
2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
3.学生已学习过能量守恒定律，能够理解电路中电能转化为热能的过程。
核心素养目标
本节课的核心素养目标包括：
1.科学探究能力：学生能够通过实验观察和数据分析，验证焦耳定律，培养实验操作和数据处理的能力。
2.逻辑推理能力：学生能够运用已有的电路知识，推理出焦耳定律的数学表达式，并理解其物理意义。
3.知识应用能力：学生能够将焦耳定律应用于实际问题中，分析电路中的能量转化过程，培养解决实际问题的能力。
-目标设定：引导学生设定学习目标，制定学习计划，鼓励他们持续努力，不断提高自己的学习水平。
-同伴评价：鼓励学生进行同伴评价，互相学习和交流，共同提高学习效果。
重点题型整理
1.题型一：根据焦耳定律计算热量
-题目：一根电阻为10Ω的导线，通过电流为5A的电流，通电时间为10分钟，求产生的热量。

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高中物理学习材料
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第3节焦耳定律
【练习提升】
1．一台电动机输出功率是10kW ，这表明这台电动机正常工作时（ D ）
A ．每秒钟消耗电能10kW
B ．每秒钟对外做功10kW
C ．每秒钟对外做功10J
D ．每秒钟对外做功10000J
2. 计算用电量时，常用的单位是“度”。

对此,下列说法中正确的是（ BD ）
A ．1 度等于 3.6 × 103kwh
B ．l 度等于 3.6 × 106J
C ．“度”是电功率的单位
D ．“度”是电功的单位
3．额定电压为U ，额定功率为P 的电灯，接在电压为U ′（U’<U ），不计温度对电阻的影响）的电路中，则该电灯
的实际功率P 应为（ C ）
A ．U ′P ／U
B ．UP ／U ′
C ．(U ′／U)2P
D ．(U ／U ′)2P
4．如图所示的虚线框内是一个未知电路，测得它两个端点 a 、b 之
间的电阻是 R 。

若在 a 、b 间加上电压 U, 测得通过电路的电流为 I ，则未知电路的电
功率一定是（ C ）
A ．I 2R
B ．U 2/R
C ．IU
D ．I 2R+IU
5．如图所示，L 1，L 2是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，
恰好都能正常发光，设电路两端的电压保持不变，现将变阻器的滑片P 向右移动过程
中L 1和L 2两灯的亮度变化情况是（ B ）
A ．L 1亮度不变，L 2变暗
B ．L 1变暗，L 2变亮
C ．L 1变亮，L 2变暗
D ．L 1变暗，L 2亮度不变
6．有两只额定电压都是110V 的灯泡A 和B ，A 的额定功率是100W ，B 的额定功率是40W ，为了使它们接在220V
的电路上能正常发光，用图中哪个连接方法最合理？（ A ）
7．在一个恒定电压Ｕ的两端直接接上灯泡，其功率为100Ｗ，若用很长的导线连接，使灯泡远离电源，此时灯泡功率变为64W，则线路上损失的功率为（B）
Ａ.36W Ｂ. 16W Ｃ.18W D.6W
8．用6600V和用220V两种电压输电，若输送功率相同，输电线的长短，粗细和电阻率都相同，用低压输电与用高压输电，在输电线上损失的功率之比是（ B ）
A 1：900
B 900：1
C 1：30
D 30：1
9．风力发电机的风轮旋转时扫过的面积为S，当地风速为υ，如果该发电机把通过风轮的风的部分动能转化为电能，设风能的利用率为η，空气的密度为ρ，则风力发电机的功率为。

答案：ρSυ3η／2
10．如图所示，电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω。

当电路中有电流通过时，则这三个电阻消耗电功率之比P1∶P2∶P3为。

答案：3：2：25
11．如图所示为用直流电动机提升重物的装置，重物m=50kg，电源电压为U=110V不变，
不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5A，试求电动机电枢线圈电阻R。

答案：4Ω
12．一台风扇，内阻为20Ω，接上220V的电压后，正常运转，这时电风扇消耗的功率是66W，求：
⑴通过电动机的电流是多少？
⑵转化为机械能和内能的功率各是多少？电动机的效率多大？
⑶如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流多大？电动机消耗的电功率和发热功率又
是多少？
答案：⑴0.3A；⑵P内=1.8W，P机=64.2W，97.3％；⑶11A，2420W，2420W。

教科版高中物理选修3-1第3节 焦耳定律