焦耳定律导学案(2)

1、班级：组别：姓名：组内评价：教师评价：§2.5焦耳定律课 型：新授课【教学目标】 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 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。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。【教学重、难点】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。难点： 1. 电功率和热功率的区别和联系。2. 非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系

2、，电功大于电热。【学法指导】 等效法、类比法、比较法、实验法【课前准备】灯泡（ 36 V， 18 W）、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【课前预习】知识点一：电功和电功率1、电功（ W）：（ 1）能量转化电炉通电时， _能转化为 _能；电动机通电时， _ 能转化为 _能；蓄电池充电时， _能转化为 _能；电流做功的过程就是_ 能转化为 _能的过程。（ 2）定义：电流流过导体， 导体内的自由电荷在电场力作用下发生 _ ，在移动的过程中，电场力对自由电荷做了 _，也就是通常说的电流做的功，简称电功。（ 3）公式推导：电场力的功的定义式_ ，电流的定义式

3、_，则有 W=_。即电流在一段电路中所做的功等于这段电路 _、电路中的 _、_三者的乘积。 在纯电阻电路中还可写成： W=_=_。（ 4） 国际单位：_ （符号J ），常用的单位还有：千瓦时（kW· h） , 亦称为度，1kW· h=_J 。（ 5）物理意义：反应了 _转化为 _的多少。2、电功率（ P）（ 1）定义：内电流所做的功叫做电功率。（ 2）表达式：电流在一段电路上做功的功率等于与的乘积。即P=。（ 3）单位：国际单位制中：。（ 4）物理意义：表示电流做功的。（ 5）额定功率： 用电器在（填“额定” 或 “实际”）电压下正常工作所消耗的电功率。（ 6）实际功率：用

4、电器在（填“额定”或 “实际”）电压下工作所消耗的电功率3、 W= qU=UIt 是的普适式， P= UI 是的普适式，适用于电路。4、串并联中的功率分配（ 1）串联电路中的功率分配与电阻成，总功率等于各电阻消耗功率。（ 2）并联电路中的功率分配与电阻成，总功率等于各支路消耗功率。例 1 不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V， 40W”的灯泡，下列说法正确的是（）A. 接在 110 V 的电路上时的功率为20 WB. 接在 110 V 的电路上时的功率为10 WC. 接在 440 V 的电路上时的功率为160WD. 接在 220 V 的电路上时的功率为40 W变式 1：将标有“ 220V，

5、 100W”和“ 220V，25W”字样的两个灯泡A 和 B 串联后接入电路，为使两个灯泡都能安全使用，电路两端所加电压的最高值是多少？这时两灯的实际功率之和是多少？变式 2：下图所示的电路中，三电阻串联，其阻值R1=2， R =3， R =6，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、 P2、P3，则 P1： P2：P3 等于()A、2：3：6B、 6：3： 2R1RRC、 1：2： 3D、 3：2：123变式 3：下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R1=2， R =3， R =6，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1 ：P2：P3 等于 ()A、 2：3：

6、6B、6：3：2R1C、 1：2： 3D、3： 2： 1R2R3知识点二：焦耳定律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2、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，跟通电时间成。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=。5、电功和电热的区别和联系（ 1）电功率 是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端和通过的的乘积。热功率 是在某段电路上因发热而消耗的功率

7、，决定于通过这段电路的和的乘积（ 2）在纯电阻电路中：电流通过用电器以为目的，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，电功电热，即2U2W=UIt =I Rt=t . 同理RP=UI=I 2R= U 2 .R（ 3）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. 这时电路消耗的电能，即 W=UIt 分为两部分， 一大部分转化为的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能） ；另一小部分不可避免地转化为，Q=I 2R t（电枢的电阻生热） . 这里 W=UIt不再等

8、于 Q=I 2Rt ，应该是 W =E其他 Q.（ 4）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UItI 2R=U2；在非纯电阻电路中，电功大于电热，> ，这时电功只能用计算，电热只能用2ttW=UItQ=I RtRW Q计算，两式不能通用（ 纯电阻电路 ：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件；非纯电阻电路 ：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路） 例 2 一台电动机，线圈电阻为 0.4 ，当它两端所加电压为220 V 时，通过的电流是5A 问：（ 1）电动机的输入功率多大？（ 2

9、）电动机每分钟消耗电能多少？（ 3）电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？变式 4：一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V ，电流为 0.3A 。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V 时，电流为0.8 A ，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?【课内探究】探究一 ：电功和电功率阅读教材 P53 页电功和电功率，回答以下问题：问题 1：电功的实质是什么？课本是如何推导出电功的表达式的？问题 2：电功和电功率各自的物理意义是什么？探究二 ：焦耳定律阅读教材P53-54 页焦耳定律，回答以下问题：问题 3：什么

10、是电流的热效应？探究三： 电功和电热的比较、电功率和热功率的比较问题 4：对任何电路，电流做功和电热，各自应如何计算？问题 5：在纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间有什么样的关系？问题 6 ：在非纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间又是什么样的关系？【归纳与总结】纯电阻电路内能 Q卡住（I=U/R ）电能焦耳定律W=UItQ=I2Rt电功等于电热电热非纯电阻电路 :M运转（IU/R） 电 能内能 Q+其它形式的能W=UItQ=I2Rt电功大于电热电功： W= UIt电热： Q=I2Rt电功率： P=UI热功率： P热=I2R【方法点拨 】电路结构分析1、复杂电路的等效化简方法

11、：（ 1）电路化简时的原则：、无电流的支路化简时可去除；、等电势的各点化简时可合并；、理想导线可任意长短；、理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。（ 2）常用等效化简方法：电流分支法：a、先将各结点用字母标出；b、判断各结点元件的电流方向；c、按电流流向，自左向右将元件、结点、分支逐一画出；d、将画出的等效图加工整理。等势点排列：a法、先将各结点用字母标出；b、判断各结点电势高低；c、将各结点按电势高低自左向右排列，再将各结点间的支路画出；d、将画出的等效图加工整理。2、含有电容器的直流电路的分析方法：、电路稳定时，电容器是断路 的，其两端电压等于所并联的电路两端的电压；、电路的电流、电

12、压变化时，将会引起电容器的充（放）电；如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并接 的电路放电。例 1：如图甲所示，设AR1=R2=R3=R4=R，求电键 K 闭合和开启D2时， A、 B两端电阻之比。R4C1R3KARKCC2解析：用分支法简化电路：由DRB2ARCB11RM18VN例 1图乙例 2 图经1 为第一支路到，（原则上最简便直观） ；由A取第二支路经2 经C到 ；由 A 取第三支路经3RBRBR到 D再经 R4到 B； CD间接有 K，如图乙所示。 （ R R =5 6）AB/ ABACR2R1R3KR4BD例1图甲2：如图所示， M、 N 两点间电压

13、为例18V， R1 =6， R2 =3，C1 =6 F， C 2 =3 F；当电键 K 断开时， A、B 两点间的电压 U AB 为 _18_伏，当 K 闭合时，电容器1 的电量变化了 _- 0.36 ×104 _库C【自我测评】1、关于公式：P =U 2 /R ，下述正确的是：（）1P=IU 、 2P=I 2R、 3A公式适用于任何电路的电功率B公式适用于任何电路的电功率C公式、均适用于任何电路的电功率D以上说法均不正确2、两个绕线电阻分别标有“100、 10w”和“ 20、 40W”，则它们的额定电流之比为：（）A.5 :5B.10 : 20C.5:10D.1: 20003、一只

14、电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R。设通过它们的电流相同（电动机正常运转），则在相同的时间内：（）A电炉和电动机产生的电热相等B电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率C电炉两端电压小于电动机两端电压D电炉和电动机两端电压相等4、一个标明“ 1k， 10W”的电阻，允许通过的最大电流为，允许加在这个电阻两端的最大电压为。当这个电阻两端的电压为40V 时，它消耗的实际功率为。（设电阻阻值不随温度变化）5、“ 220V、5.5kW”的电动机， 电阻为 0. 4，它在正常工作时的电流为A，1s 钟内产生的热量是J， 1s 内有J的电能转化为机械能。6、如图 4，为用直流电源给蓄电池充电的电路。若

15、蓄电池的内阻为r ，电流表和电压表的示数分别为I 和 U，则输入蓄电池的功率为，蓄电池的发热功率为，电能转化为化学能的功率为。7、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示重物的质量m 50kg，电源电动势 110V不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v 0.90ms 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I 5A，由此可知电动机线圈的电阻R。8、一根电阻丝在通过2C 的电量时， 消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C 的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E 分别为 （）A U4VB U=8VC E 16J D E=32J9、已知 R1、 R2 都标有 "4W

16、100 " 字样，而R3 标有 "1W100 " 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W10、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【 课堂检测 】1. 教材 P55 问题与练习 1 、2、 3、 4、 5 题。2一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流值与下列哪一数值较为接近（）A 20AB. 2AC. 0.2AD. 0.02A3对于由金属电阻丝做成的电热用电器，下列说法正确的是（）A如果额定功率相同，额定电流大的用电器电阻大B如果额定功率相同，额定电流大的用电器电

17、阻小C如果额定电压相同，额定功率大的用电器电阻大D如果额定电流相同，额定功率大的用电器电阻大4. 有两个电阻 R1和 R2, 且 R1 >R2, 下列说法正确的是（）212A由公式 P=I R可知 , 电阻大的消耗的功率多,所以有 P>P2, 所以有 P<PB. 由公式 P=U/R 可知 , 电阻小的消耗的功率多12C. 由公式 P=IU可知 , 消耗的功率多少与电阻无关 , 所以有 P1=P2D. 在所加电压相同的情况下2可知,有, 由公式 P=U/R5两只额定电压相同，额定功率之比为21的电灯，若把它们串联在电路中，则它们消耗的实际功率之比为（）B.21 C.14D.11

18、A1 26室内有五种用电器:1.5kW 的电饭锅 ,200W 的电冰箱 ,750W 的取暖器 ,250W 的电视机和 2kW的空调机 , 供电电压是 220V, 进线处有13A 的保险丝 , 为不使保险丝烧断 , 下列用电器不能同时使用的是()A. 电饭锅和电冰箱B.取暖器和空调机C. 电饭锅和空调机D.电冰箱、电视机和空调机7如图所示、两点间电压为18V， 1=0.2 ，电动机的内阻也是 0.2 ，A BRM线路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是（）7 题图A.72 B.28C.55.6D.44.48直流电动机线圈的电阻为R，当电动机正常工作时，通过的电流强度为I ，电动机两端的电压是U，则电动机的热功率_，消耗功率是 _，对外输出功率是 _.9如图所示，三个阻值相同的电阻接在电路中，已知三个电阻