2019-2020年高中物理 焦耳定律教案6 新人教版选修3
焦耳定律教案
焦耳定律教学设计一、教材分析1．教材的地位、作用和特点焦耳定律是高二物理人教版选修3-1第二章第五节的内容，是电学中重要的物理定律，它主要是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中的地位举足轻重。
在初中电学中，学生已经接触了影响电热的因素，这为过渡到本节起到了铺垫作用，本节内容是从电功、电功率，热功、热功率和焦耳定律出发，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，本节知识紧密联系生活实际，如利用电流热效应制造家用电器，如电烙铁，电烤箱等。
短路时，电源释放的能量全部在内电路中转化成为内能，可能造成电源损坏甚至引起火灾，所以，这不仅是物理知识的传授，更是体现了“物理来源于生活，应用于生活”的本质。
2．教学目标（1）知识与技能①理解电功和电功率的概念及公式，能进行有关的计算。
②理解焦耳定律，能进行有关的计算。
③知道电功和电热的区别和联系。
④掌握纯电阻电路和非纯电阻电路的特点（2）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。
（3）情感态度与价值观通过本节课教学，让学生进一步体会能量守恒定律的普遍性。
3．重点与难点重点：电功及电热的概念及应用。
难点：区分纯电阻电路与非纯电阻电路。
二、说教法：（1）学情分析高二学生思维方式应逐步由形象思维向抽象思维过渡，但学生基础较差，因此在教学中联系生活实际，以便学生理解。
学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一定的基础，但高中阶段将从电场力做功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求。
本节课所涉及的能量观点，是研究电学问题和其他物理问题的重要方法。
另外，这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，是学习后续知识的基础。
（2）1.自主学习，让学生联系前面所学的知识，推导出电功率的表达式，培养学生自主学习和搜集处理知识的能力2.联系实际，从家用电器的运用让学生自主分析电能的利用，转化为内能和其他形式的能量。
2019-2020年高中物理第3节焦耳定律教案鲁科版选修3-1
2019-2020年高中物理第3节焦耳定律教案鲁科版选修3-1【教学目的】（一）知识与技能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=|2Rt （P=|2R）、Q=U/R （P=U/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。
（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、教学重点：区别并掌握电功和电热的计算。
三、教学难点：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。
【教学媒体】【教学安排】【新课导入】问题导入：提出问题1――通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且由于电荷是在电场力作用下正电荷由高电势移向低电势，负电荷由低电势移向高电势，所以电场力在电源外面的电路中做正功）提出问题2――电场力做功将引起能量的转化，使电能转化为其他形式能，请举出一些大家熟悉的例子。
（如电动机将电能T机械能；电热器将电能T内能，电解槽将电能T化学能。
）我们把这些通过电场力做正功将电能转化为其他形式的能的元件叫做用电器。
本节课将重点研究电路中用电器的能量转化问题。
【新课内容】1. 电功教师边讲授边板书：1、用电器一一将电能转化为其他形式的能2 、电功（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。
（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。
2 3电能通过电流做功转化为其他形式能。
我们在上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B,且AB两点间电势差恒为U AB,则电场力做功W=q«。
对于一段导体而言，两端电势差恒为U,把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU在导体中形成电流，且q=It ,（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q, I=q/t ）, 所以W=qU=ltU。
2.5 ——上课用——焦耳定律
2、公式: (1)推导：电热元件中电能（电流做的功） 全部转化为内能：Q=W=IUt Q=I2 R t 欧姆定律：U=IR
(2)实验:
I、t相同时Q与R的关系 R、t相同时Q与I的关系
I、R相同时Q与t的关系(观察一个装置中 的温度随时间的变化情况）
3 、 焦 耳 定 律 ：电流通过导体产生的热量Q跟电
流I的二次方成正比、跟导体的电阻R 和通电时
间 t成正比．
定律公式：Q=I2 R t
电热公式
4、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).
5、焦耳定律适用于:纯电阻电路与非纯电阻电路．
1）纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽灯、电炉、电烙
铁；及转子被卡住的电动机）．特点：电功全转化成电热W＝Q
2）非纯电阻电路：电路中含有电热元件以外的转化能量元件的
电流在一段电路中所做的功W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．
6、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h). 1J＝1V·A·S=1V·C
二、电功率
1kW·h＝3.6×106J
1 、物理意义： 表示电流做功的快慢的物理量．
2、定义： 单位时间内电流所做的功.
3、定义式: P =W/t=UI 电功率普适公式
电路，如：正在转动的电动机或正在发生化学反应的电解槽等电
路．特点：电功只有部分转化成电热 W>Q
返回课题的问题：
电炉通电时电流做的功全转
化成电热；电动机通电时电流做的功一部分转化成机械
能，另一部分转化成电热；电池充电时电流做的功一部
分转化成化学能，另一部分转化成电热。
四、热功率 1、定义: 电流在单位时间内发出的热量.
焦耳定律教案
焦耳定律教案焦耳定律教案大全一教学设计与说明教材分析《焦耳定律》是《普通高中物理课程标准》选修模块3—1中第二章“恒定电流”中的内容，其基本内容是“电功和电功率”“焦耳定律”。
本节从能量转化的角度理解电功和电热，区分纯电阻电路与非纯电阻电路。
教科书没有通过实验归纳引入焦耳定律，而是从能量守恒定律分析得出的。
本节课的教学内容选自人民教育出版普通高中课程标准实验教材教科书2007年版《物理》选修3—1第2章第5节。
教材内容由“电功和电功率”“焦耳定律”两部分组成。
在“电功和电功率”部分，教科书根据功和能的关系，从电能的转化引入电功的概念，然后根据静电力做功的知识和电流与电荷量的关系得到了电功的计算公式，教学中可以引导学生对用电器中的能量转化进行讨论，这样有利于学生理解电功的物理意义：1.从静电力做功的角度去思考问题。
电流通过用电器的过程中，消耗了电能，同时产生了其它形式的能，这个能量转化的过程就是电流做功的过程。
实质上，就是静电力做功，电势能减小，增加了其他形式的能的过程。
在转化过程中能量守恒。
2.功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。
3.推导电功的公式时，在时间t内，相当于把电荷q由电路的一端移到另一端，移动电荷所做的功可由第一章静电场的知识求得。
4.不同的用电器电流做功的快慢不同，引入电功率概念，还可以类比速度等概念进行学习，帮助学生理解，要让学生知道额定电功率的含义，并让学生知道额定电功率的含义，并让学生对常见用电器的额定功率有一个大致的了解。
这部分内容的教材安排完全符合学生的认知和理解，因为学生在这之间已学习了静电场和能量守恒定律，在学生看来这样的一部分内容只是已有知识的一个演变过程，这样有利于学生在短时间内理解，对学生接下来的学习完全扫清了障碍。
“焦耳定律”中，电路中电流做功，将电能转化为其他形式的能，其中很常见的就是内能。
2019-2020年新课标人教版3-1选修三2.5《焦耳定律》WORD教案7
2019-2020年新课标人教版3-1选修三2.5《焦耳定律》WORD教案7班级：姓名：组号：【自学目标】1.了解内电路、外电路，知道电动势等于内外电路电动势降落之和2.掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及改善的物理意义3.会用定律分析路端电压与负载的关系【自学重难点】1.电动势的概念和闭合回路的欧姆定律2.理解电动势表征的物理意义、电动势的定义式【知识连接】1.部分电路欧姆定律和电动势概念，串并联电路特点及电功、电功率的计算2.推导和类比法【导学求思】一、闭合电路欧姆定律1.内电路和外电路（1）内电路：，内电压：，符号：，内阻：，符号：，（2）外电路：，路端电压：，符号：，（3）在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下，由移向，在电源中，非静电力把正电荷由移到。
正电荷在静电力的作用下从电势的位置向电势的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是，所以在外电路中，沿电流方向电势2.定律的推导如图所示，设电源的电动势为，外电路电阻为，内电路的电阻为，闭合电路的电流为，在时间内（1）外电路中电能转化成的内能为（2）内电路中电能转化成的内能为（3）非静电力做的功为根据能量守恒定律，有，所以 整理后得到 ，即 3.闭合电路的欧姆定律（1）内容： （2）表达式： ，常用的变式： 其中为外电路的等效电阻。
二、路端电压与负载的关系1.当外电阻增大时，根据可知，电流 ，内电压，根据 可知路端电压 。
当外电路断开时， ， 。
2.当外电阻减小时，根据可知，电流 ，内电压 ，根据 可知路端电压 。
当电源两端短路时，外电阻， ， 。
3.路端电压与电流关系的图像 （1）由可知，图像是一条斜向 上的直线，如图所示（2）纵轴的截距等于 横轴的截距等于 （3）直线斜率的绝对值等于 三、电源的功率及效率 1.功率与效率电源的总功率即非静电力做功的功率： 电源内阻上消耗的功率： 输出功率：所以电源的效率为： 。
2.输出功率的分析电源就是一个把其他能转化为电能的装置，电源接入电路中时，电能有一部分在内阻上消耗，剩余的部分输出，随外电阻的变化，电源的输出功率即外电阻上消耗的功率也将变化，且有极值。
高中物理人教版选修3-1 第二章 第五节 焦耳定律
这些用电器有什么共同点？ 电能全部转化为内能
电流通过导体产生的热量，即电热应该如何计算？
焦耳定律
知道并理解电流热效应 理解并掌握焦耳定律 理解并掌握热功率
焦耳定律
在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等） 电能全部转化为热能，电功等于电热
焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q 等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电时间 t 三者的乘积 最初是焦耳用实验直接得到的
电炉通电时，电能转化为内能
电动机通电时，电能转化为机械能
蓄电池充电时，电能转化为化学能
功是能量转化的量度，电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的过程 电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量 那么，电流做功如何计算？
电功率
理解额定功率和实际功率 会计算电路中的总功率 理解并掌握电功和电功率
阻
，求电炉A上的电压和它消耗的功率。
电功的实质
电流做功的实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功
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
电功的实质
如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中 就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电 流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?
单位： 焦，符号：J 常用单位有千瓦时（kW·h)
物理意义：反映了“多少电能转化为其他形式的能”
电功的反思
电路中如有白炽灯、电炉、电动机等元件，电功与这些元件的种类有关吗？ 电功W（消耗了多少电能）只与元件两端的电压U，通过的电流I和通电时间 t有关，与元件的种类无关。
不同的用电器电流做功的快慢不同
(新课标)2019_2020学年高中物理第二章恒定电流5焦耳定律课件新人教版选修3_1
2．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量叫热功率． (2)表达式：热功率即电能转化为内能的功率．P＝Qt ＝I2R (3)单位：瓦特，符号 W. (4)实质：电能转化为内能的功率．
规律方法
考点鸟瞰 考点一：电阻的串并联电 路中电功率分析和计算 考点二：纯电阻电路和非 纯电阻电路的比较 考点三：含电动机的电路 分析
A．电解槽消耗的电功率为 120 W B．电解槽的发热功率为 60 W C．电解槽消耗的电功率为 60 W D．电路消耗的总功率为 60 W
【解析】 灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得 110 V 电压，且干路电流 I＝I 灯＝UP＝16100 A，则电解槽消耗的功率 P＝ P 灯＝IU＝60 W，C 项正确，A 项错误；电解槽的发热功率 P 热 ＝I2R 内＝1.3 W，B 项错误；整个电路消耗的总功率 P 总＝U′I＝ 220×16100 W＝120 W，D 项错误．
高考热度 ★★★★ ★★★★ ★★★★
考点一 电阻的串并联电路中电功率的分析和计算 1．各电阻的电功率与电阻的关系 串联电路中，电流相同，由 P＝I2R 可知，电功率跟电阻成 正比；并联电路中，电压相同，由 P＝UR2可知，电功率跟电阻成 反比． 2．串联电路中消耗的总功率 P＝UI＝(U1＋U2＋…)I＝U1I ＋U2I＋…＝P1＋P2＋…，即总功率等于串联各个电阻消耗功率之 和． 3．并联电路中消耗的总功率 P＝UI＝U(I1＋I2＋…)＝UI1＋ UI2＋…＝P1＋P2＋…，即总功率等于并联各个电阻消耗功率之和．
2．5 焦 耳 定 律
学习目标
学习重点
考查热度
理解电功、电功率及此过程中 ★★★★★
2019-2020年高中物理 法拉第电磁感应定律教案(6) 新人教版选修3-2
2019-2020年高中物理法拉第电磁感应定律教案（6）新人教版选修3-2一、教学目标：１．巩固基础知识。
２．培养学生分析、解决问题的能力二、教学重点：巩固基础知识三、教学难点：培养学生分析、解决问题的能力四、教具幻灯片、投影仪五、教法复习提问、讲练结合六、教学过程：（一）复习基础知识：1．提问：法拉第电磁感应定律的内容是什么？写出计算公式。
答：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
公式（感应电动势的大小）2．磁通量的“变化率”与磁通量的“变化量”有何区别和联系？答：磁通量的“变化率”反应磁通量变化的快慢；磁通量的“变化量”反应磁通量变化的多少，磁通量的“变化率”越大，磁通量变化得越快，但磁通量变化的不一定多；磁通量的“变化量”很大，磁通量的“变化率”不一定大，磁通量变化的不一定越快。
3．由公式推导导体做切割磁感线运动时产生感应电动势大小的表达式。
答：如图，矩形线圈abcd处于匀强磁场中，磁感应强度为B，线框平面跟磁感线垂直，线框可动部分ab的长度是，运动速度的大小是v，速度方向跟ab垂直，同时也跟磁场方向垂直。
这个问题中，穿过闭合回路中的磁通量发生变化是由矩形的面积变化引起的，因此我们c先计算Δt时间内的面积变化量ΔS。
在Δt时间内，可动部分由位置ab运动到a1b1，闭合电路所包围的面积增量为图中阴影部分，而aa1的长度正好是Δt时间内导体ab运动的距离v Δt，因此ΔS＝vΔtΔφ＝BΔS＝BvΔt所以：③这个公式表示，在匀强磁场中，当磁感应强度、导线、导线的运动方向三者垂直时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度、导线运动速度v的乘积。
（二）例题精讲【例1】如图所示，设匀强磁场的磁感应强度B为0.10T，切割磁感线的导线的长度为40cm，线框向左匀速运动的速度v为5.0m/s，整个线框的电阻R为0.5Ω，试求①感应电动势的大小②感应电流的大小解析①线框中的感应电动势E＝Blv＝0.10×0.40×5.0V＝0.20V②线框中的感应电流I＝E/R＝0.20/0.50A＝0.40A【例2】如图所示，用均匀导线做成一个正方形线框，每边长为0.2 cm，正方形的一半放在和线框垂直的向里的匀强磁场中，当磁场的变化为每0.1 s增加1 T时，线框中感应电动势是多大？分析与解答：由法拉第电磁感应定律V l t B t BS t E 2.022=∆∆=∆∆=∆∆=φ（三）课堂练习1．讲评作业题（199页练习二（3）、（5）、（6）题） 2．讲练练习二（1）至（7）题。
高中物理 第2章 6 焦耳定律 电路中的能量转化教案 教科版选修3-1
6 焦耳定律 电路中的能量转化[学习目标] 1.掌握电功、电功率、电热、电热功率等基本概念．(重点) 2.理解焦耳定律，并能进行有关计算．(重点) 3.理解电功和电热的关系，能从能量转化和守恒的角度区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热．(难点) 4.知道电源的总功率、电路的输出功率、电源内阻消耗功率的概念并明确它们之间的关系．(重点、难点)一、电功 电功率 1．电功(1)定义：电场力移动电荷所做的功．(2)大小：等于这段电路两端的电压U 与电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积． (3)公式：W ＝UIt ．(4)国际单位：焦耳，符号J.(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，表明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：电流所做的功与做这些功所用时间的比值，即单位时间内电流所做的功． (2)公式：P ＝W t＝UI .(3)国际单位：瓦特．符号：W.(4)大小：一段电路上的电功率P 等于这段电路两端的电压和电路中电流I 的乘积． (5)意义：表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律 热功率 1．焦耳定律(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比．(2)公式：Q ＝I 2Rt ． 2．焦耳热电流通过电阻而产生的热量． 3．热功率(1)定义：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值．即单位时间内电阻通电所产生的热量．(2)公式：P 热＝Q t＝I 2R ． 4．焦耳热的应用与危害(1)应用：利用电流的热效应来加热、烘干物体，如电烙铁、电烤箱、电暖气、电炉、电饭锅、电熨斗等．(2)危害：①减少用电器的使用寿命． ②烧坏用电器甚至引起火灾． 三、电路中的能量转化 1．电源内部的能量转化在电源内部，通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能． 2．电路中的能量转化 (1)纯电阻电路中：P 电＝P 热．(2)在非纯电阻电路中：P 电＝P 热＋P 其它． 3．闭合电路的功率分析(1)公式表达：由闭合电路欧姆定律可得IE ＝IU ＋I 2r ．(2)物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE ，等于电源输出功率IU 与电源内电路的热功率I 2r 之和．1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电流做功越多，电功率越大．( ) (2)电流做功的过程实质上是静电力做功的过程． ( ) (3)焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路．( )(4)三个公式P ＝UI 、P ＝I 2R 、P ＝U 2R没有任何区别，它们表达相同的意义，所有P 都是电功率．( ) (5)电源的输出功率随外电阻R 的增大而增大． ( )[答案] (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×2．(多选)关于功率的三个公式P ＝UI ，P ＝I 2R ，P ＝U 2R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热功率B ．在纯电阻电路中，三个公式既可用于求电功率，又可用于求热功率C ．在非纯电阻电路中，第一个公式可用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，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，所以P 既是电功率，也是热功率BC[在纯电阻电路电功率等于热功率，即P ＝UI ＝I 2R ＝U 2R；在非纯电阻电路中电功率大于热功率，即P 电＝UI ＞P 热＝I 2R ，而P ＝U 2R无实际意义，故B 、C 正确，A 、D 错误．]3．(多选)如图，a 表示某电源路端电压随电流变化的图线，b 表示外电阻两端电压随电流变化的图线，下列判断正确的是( )A ．阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率B ．阴影部分的面积表示电源的输出功率C ．当α＝β时，电源的输出功率最大D ．当α＝β时，电源的效率最高BC [阴影部分的面积表示外电阻消耗的功率或电源的输出功率，A 错误，B 正确；当α＝β时说明外电阻的阻值R 与电源内阻r 相等，此时电源的输出功率最大，此时效率为η＝RR ＋r＝50%，故C 正确，D 错误．]串、并联电路中的电功率的分析与计算功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2R ，各电阻上的电功率与电阻成正比总功率P 总＝UI ＝（U 1＋U 2＋…＋U n）I ＝ P 1＋P 2＋…＋Pn2．并联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各支路电压相同，根据P ＝U 2R，各支路电阻上的电阻功率与电阻成反比总功率P 总＝UI ＝U （I 1＋I 2＋…＋I n）＝ P 1＋P 2＋…＋Pn3．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． 【例1】 现有标有“110 V 40 W ”的灯泡L 1和标有“110 V 100 W ”的灯泡L 2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R ，将它们接在220 V 的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是( )A BC D思路点拨：①在该电路中，既要保证两灯泡都正常发光，又要保证消耗的功率最小． ②运用排除法，先判断哪些电路不能正常发光，在正常发光情况下，抓住整个电路消耗的功率等于各个用电器消耗的功率之和求出总功率，寻找功率最小的电路．C [L 1(110 V 40 W)和L 2(110 V 100 W)的额定电压相同，由P ＝U 2R可知R 1＞R 2，由串、并联电路电流、电压特点可知A 、D 中L 1、L 2一定不会同时正常发光；虽然B 、C 都能使L 1、L 2同时正常发光，但B 中P 总＝2(P 1＋P 2)，C 中P 总＝2P 2，故选项C 正确．](1)额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率．用电器铭牌上所标的功率即为额定功率．(2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率．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．训练角度1 对电功和电功率的理解1．(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ) A ．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B ．W ＝IUt 适用于任何电路，而W ＝I 2Rt ＝U 2Rt 只适用于纯电阻电路C ．在非纯电阻电路中，IU ＞I 2R D ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路BCD [电功率公式P ＝W t，功率越大，表示电流做功越快．对于一段电路，有P ＝IU ，I ＝PU，焦耳热Q＝⎝⎛⎭⎪⎫PU2Rt，可见Q与P、U、t都有关．所以，P越大，Q不一定越大，A不对．W ＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路．而I＝UR只适用于纯电阻电路，B对．在不是纯电阻的电路中，电流做的功等于焦耳热与其他形式的能之和，所以W>Q，即UI>I2R，C对．Q＝I2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路中产生的焦耳热，D对．]训练角度2 串、并联电路中功率的计算2．R1和R2分别标有“2 Ω，1.0 A”和“4 Ω，0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为( )A．1.5 W B．3.0 WC．5.0 W D．6.0 WA[把R1和R2串联后，由于R2的最大电流较小，所以串联后的最大电流为0.5 A，串联后的总电阻为6 Ω，所以电路的最大功率为P＝I2R＝0.52×6 W＝1.5 W，所以A正确．]电功与电热的比较1纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器是否服从欧姆定律遵从欧姆定律I＝UR不遵从欧姆定律，U＞IR或I＜UR 能量转化电功、电功率W＝UIt＝I2Rt＝U2RtP＝UI＝I2R＝U2RW＝UItP＝UI电热、电热功率Q＝UIt＝I2Rt＝U2RtP热＝UI＝I2R＝U2RQ＝I2RtP热＝I2R关系W＝Q P＝P热W＞Q P＞P热电动机的功率：电动机的总功率(输入功率)：P 总＝UI . 电动机的热功率：P 热＝I 2r .电动机的输出功率(机械功率)：P 出＝UI －I 2r . 电动机的效率：η＝P 出P 总×100%＝UI －I 2r UI ×100%＝⎝⎛⎭⎪⎫1－Ir U ×100%.【例2】 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V 电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 思路点拨：①发热功率为P 热＝I 2R . ②转化为机械能的功率为：P 机＝P 电－P 热． ③电动机不转动时，可视为纯电阻．[解析] (1)排气扇在220 V 电压下正常工作，电流I ＝P U ＝36220A ＝0.16 A发热功率P 热＝I 2R ＝0.162×40 W ＝1 W转化为机械能的功率P 机＝P －P 热＝(36－1) W ＝35W .(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机相当于纯电阻，电能全部转化为内能，此时的电流I ′＝U R ＝22040A ＝5.5 A.电动机消耗的功率等于发热功率P ′＝P 热＝I ′U ＝5.5×220 W ＝1 210 W 由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈． [答案] (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W解答有关电动机问题时注意(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P ＝UI ＝I 2R ＝U 2R均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P 电＝UI ＞P 热＝I 2R ，U ≠IR 而有U ＞IR .(3)输入功率指电动机消耗的总功率．热功率是线圈电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI ＝I 2R ＋P 机．训练角度1 焦耳定律的应用1．通过电阻R 的电流为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ；若电阻为2R ，电流为I2时，则在时间t 内产生的热量为( )A ．4QB ．2QC ．Q 2D ．Q4C [Q ＝I 2Rt ，Q ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 22·2Rt ＝12I 2Rt ＝Q 2，C 项正确．]训练角度2 非纯电阻电路的分析及相关计算2.在研究微型电动机的性能时，应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2.0 V ．重新调节R 使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和24.0 V ．则这台电动机正常运转时输出功率为( )A ．32 WB ．44 WC ．47 WD ．18 WA [当电动机停止转动时，由题得电动机的电阻：R ＝U I ＝20.5Ω＝4 Ω；当电动机正常转动时，电动机的总功率：P ＝U 1I 1＝24 V ×2 A ＝48 W ，电动机的发热功率：P R ＝I 21R ＝(2 A)2×4 Ω＝16 W ；电动机正常运转时的输出功率是：P 输出＝P －P R ＝48 W －16 W ＝32 W ．故选A.]闭合电路中的功率和效率1(1)电源的总功率：P 总＝IE . (2)电源的输出功率：P 出＝IU . (3)电源内部的发热功率：P 内＝I 2r . (4)三者关系：P 总＝P 出＋P 内．2．纯电阻电路中输出功率与外电阻的关系P 出＝I 2R ＝E 2（R ＋r ）2R ＝E 2R（R －r ）2＋4Rr＝E 2（R －r ）2R＋4r . (1)当R ＝r 时，电源有最大输出功率P 出max ＝E 24r.(2)输出功率P 出与外电阻R 的图像分析．①当R ＝r 时，输出功率最大，P 出max ＝E 24r.②当R <r 时，若R 增大，P 出增大，当R >r 时，若R 增大，则P 出减小．③除R ＝r 外，图像上总有两点输出功率P 出相等，如图中R 1与R 2，则有：⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 1＋r 2×R 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 2＋r 2×R 2 整理得：R 1R 2＝r 2. 3．电源的效率η＝P 外P ＝IU 外IE ＝U 外E ＝IR I （R ＋r ）＝R R ＋r ＝11＋rR，可见，外电阻R 越大，电源的效率越高，当电源有最大输出功率时，η＝50%，此时电源的效率并不最高．【例3】 如图所示，已知电源电动势为6 V ，内阻为1 Ω，保护电阻R 0＝0.5 Ω，求：当电阻箱R 读数为多少时，保护电阻R 0消耗的电功率最大，并求这个最大值．思路点拨：R 0为定值电阻，其功率P 0＝I 2R 0，欲使P 0最大，需使I 最大．[解析] 保护电阻消耗的功率为P 0＝E 2R 0（r ＋R ＋R 0）2，因R 0和r 是常量，而R 是变量，所以R 最小时，P 0最大，即R ＝0时，P 0max ＝E 2R 0（r ＋R 0）2＝62×0.5（1＋0.5）2 W ＝8 W.[答案] 8 W1．例题中条件不变，求当电阻箱R 读数为多少时，电阻箱R 消耗的功率P R 最大，并求这个最大值．[解析] 这时要把保护电阻R 0与电源内阻r 算在一起，据以上结论，当R ＝R 0＋r 即R ＝(1＋0.5)Ω＝1.5 Ω时，P R max ＝E 24（r ＋R 0）＝624×1.5W ＝6 W.[答案] 1.5 Ω 6 W2．在例题中，若电阻箱R 的最大值为3 Ω，R 0＝5 Ω，求：当电阻箱R 读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值．[解析]把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6 Ω，而电阻箱R 的最大值为3 Ω，小于6 Ω，P＝⎝⎛⎭⎪⎫ER＋r等2R＝E2（R－r等）2R＋4r等，则不能满足R＝r等，当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗功率最大，最大值为P＝⎝⎛⎭⎪⎫ER＋r等2R＝43W.[答案] 3 Ω43W3．例题中条件不变，求电源的最大输出功率．[解析]由电功率公式P出＝⎝⎛⎭⎪⎫ER外＋r2R外＝E2（R外－r）2R外＋4r，当R外＝r时，P出最大，即R ＝r－R0＝0.5 Ω时，P出max＝E24r＝624×1W＝9 W.[答案]9 W在串联的纯电阻电路中(1)当变阻器阻值为零时，定值电阻的功率最大．(2)在可变电阻阻值等于等效电源内阻时，可变电阻功率最大，若二者不可能相等，则是在二者最接近时，可变电阻的功率最大．课堂小结知识脉络1.8个概念——电功、电功率、焦耳热、热功率、电源的功率、电源的效率、电源内消耗功率、电源输出功率2.7个公式——W＝IUt、P＝IU、Q＝I2Rt、P＝I2R、P总＝IE、P出＝IU、P内＝I2r3.2个电路——纯电阻电路和非纯电阻电路1．电功率的计算公式P ＝U 2R中，U 是加在用电器上的电压，R 是用电器的电阻，此式可用于 ( )A ．计算电冰箱的功率B ．计算电风扇的功率C ．计算电烙铁的功率D ．计算洗衣机的功率C [公式P ＝U 2R是根据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故C 正确，A 、B 、D 错误．]2．(多选)如图所示电路，灯L 1标有“24 V 16 W”，灯L 2标有“12 V 16 W”，两灯串联后接在电压为U 的电路中，要保证两灯不损坏，则 ( )A ．两灯实际功率之比为4∶1B ．电压U 的最大值为30 VC ．灯L 1两端电压与总电压U 之比为2∶3D ．U ＝36 V 时，灯L 1、L 2均正常发光AB [I L1＝P U 1＝1624 A ＝23A ，R L1＝U 21P ＝24×2416 Ω＝36 ΩI L2＝P U 2＝1612 A ＝43 A ，R L2＝U 22P ＝12×1216Ω＝9 Ω由串联电路特点可知P L1∶P L2＝R L1∶R L2＝4∶1，A 项正确；U m ＝U L1＋U ′L2＝24 V ＋23×9 V＝30 V ，B 项正确；U L1∶U ＝R L1∶(R L1＋R L2)＝4∶5，故C 项错误；当U ＝36 V 时U L1＝45U ＝28.8V ＞24 V ，L 1灯已烧坏，D 项错误．]3．(多选)如图所示，直线A 、B 分别为电源a 、b 的路端电压与电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为r a 和r b ，若将一定值电阻R 0分别接到a 、b 两电源上，通过R 0的电流分别为I a 和I b ，则( )A ．r a ＞r bB ．I a ＞I bC ．R 0接到a 电源上，电源的效率较低D ．R 0接到b 电源上，电源的效率也较低- 11 - ABC [路端电压与电流的关系图像中，由U ＝E －Ir 可知图像与纵坐标的交点为电源电动势，图线的斜率的绝对值表示电源内阻，由此可知A 的电动势较大，内阻也较大，选项A 正确；如果画出电阻R 0的路端电压和电流的关系图像，与A 的U I 图交点对应的电流较大，由此可知I a ＞I b ，选项B 正确；由效率公式η＝UI EI ＝R R ＋r ＝11＋r R，可知内电阻越大电源效率越低，由此可知A 的效率较低，选项C 正确，选项D 错误；故选A 、B 、C.]4．如图是家用电饭煲的电路图．将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的19，电流为1.40 A ，已知分压电阻的阻值是R ＝100 Ω.求：(1)保温时，电阻R 两端的电压；(2)稳压电源输出的电压；(3)电热丝的额定功率．[解析] (1)电阻R 两端的电压为U R ＝IR ＝1.40×100 V ＝140 V.(2)设电热丝的电阻为r ，电源输出电压为U ，则⎝ ⎛⎭⎪⎫U R ＋r 2r ＝19·U 2r 解得：r ＝50 Ω.所以电源电压为 U ＝I (R ＋r )＝1.40×(100＋50) V ＝210 V.(3)电热丝的额定功率为P ＝U 2r ＝210250W ＝882 W. [答案] (1)140 V (2)210 V (3)882 W。
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2019-2020年高中物理 焦耳定律教案6 新人教版选修3 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。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。 （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。 三、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。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用 。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律 1．电功和电功率 （1）．电功 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。 对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。 单位：焦耳（J）。1J=1V·A·s （2）电功率 ①定义：单位时间内电流所做的功 ②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）② 上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。 ③单位：为瓦特（W）。1W=1J/s ④额定功率和实际功率 额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。 实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。 电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。 学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I2Rt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。 错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？ 英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。 2．焦耳定律——电流热效应 （1）焦耳定律 内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。 表达式： Q=I2Rt ③ 【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt （2）热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=I2R ④ 【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。 关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W 》Q。即W=Q+E其它 或P =P 热+ P其它、UI = I2R + P其它 引导学生分析P56例题（从能量转化和守恒入手）如图 再增补两个问题（1）电动机的效率。（2）若由于某种原因电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？ 最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意，在非纯电阻电路中，欧姆定律已不适用。 （三）小结：对本节内容做简要小结。并比较UIt和I2Rt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。 （四）巩固新课： 1、复习课本内容 2、完成P57问题与练习 3、作业纸 教后记：
1、 学生对电功和电热的区别的理解比想象的要好，得益于功和功率学的较好。 在纯电阻电路和非纯电阻电路的计算中经常疏忽欧姆定律不使用。 2019-2020年高中物理 焦耳定律教案8 新人教版选修3 教学目标 （一）知识教学点 1．理解电流热效应的本质 2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算 3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热
（二）能力训练点 1．通过电流热效应的介绍，培养学生的抽象思维能力和科学想象能力。 2．通过非纯电阻电路中电功和电热关系的演示实验及数据处理，培养观察能力和运动数学方法解决实际问题的能力
（三）德育渗透点 介绍焦耳生平，对学生进行热爱科学、实事求是、刻苦钻研的科学态度的教育，逐步形成正确的价值观。
重点、难点、疑点及解决办法 1．重点 焦耳定律内容 2．难点 电功和电热之间的联系和区别 3．疑点 为什么在非纯电阻电路中U＞IR 4．解决方法 通过演示实验讨论电功和电热的联系和区别 学生活动设计 本节的关键在于演示实验，教师做好演示实验引导学生们如何观察实验现象以及实验数据的处理，得出电功和电热的关系。
教学过程
（一）引入新课 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。 用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。 （二）进行新课 1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么? （2）电流的定义式是什么? 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU （2）电流的定义式I= 教师：投影教材图2.5-1（如图所示） 如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。 教师：这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？ 学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt 教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。 电功： （1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2）定义式：W=UIT 教师：电功的定义式用语言如何表述？ 学生：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。 教师：请同学们说出电功的单位有哪些？ 学生：（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J. （2）电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h. 教师：1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？ 学生：1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。 1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J 说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J。 教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。 （1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。 （2）定义式：P==IU （3）单位：瓦（W）、千瓦（kW） ［说明］电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。 教师：在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？ 学生分组讨论。 师生共同总结： （1）利用P=计算出的功率是时间t内的平均功率。 （2）利用P=IU计算时，若U是某一时刻的电压，I是这一时刻的电流，则P=IU就是该时刻的瞬时功率。 ［说明］利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W。 2、焦耳定律 教师：电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。 设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。 学生：求解产生的热量Q。