「精品」高中物理第二章恒定电流2.5焦耳定律学案设计无答案新人教版选修31

河北省石家庄市高中物理第二章恒定电流2.5 焦耳定律学案（无答案）新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（河北省石家庄市高中物理第二章恒定电流2.5 焦耳定律学案（无答案）新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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2—5 焦耳定律[学习目标]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.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[学习过程]任务一:阅读课本,并回答下面两个问题。

1。

如图1所示，电路中电流为I，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路的电荷量是多少？如果电路左、右两端的电势差是U，在电荷q从左端移到右端的过程中．静电力做的功是多少？2。

电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，两者间有何关系？1.电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功．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量．2。

电功的计算公式：W＝IUt。

电功的单位：焦耳,符号为J。

常用的单位还有：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3。

6×106 J．3。

电功率：单位时间内电流所做的功．它表示电流做功的快慢．电功率的计算公式：P＝错误!＝IU,_电功率的单位：瓦特,符号为W.任务二:某一电路中只含有某一电器元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻电路，哪些属于非纯电阻电路．任务三：阅读课本,写出焦耳定律的表达式，并说出适用条件。

5焦耳定律第1课时班级 姓名 第 小组 【目标1】建立导体中电流形成的情景，理解电流做功和能量转化的关系，会推道电功和电功率的计算公式请简要说出导体中形成电流的条件，举例说明电流做功及能量转化关系，并推导出电流做功和功率的公式：【目标2】知道电流通过纯电阻（电热元件）时的电能转化，会推导焦耳定律，会结合欧姆定律求电阻上的电功和电功率。

1．电流通过电热元件（纯电阻）时，把 能转化为 能。

由此，请推导电流通过电阻产生的热量Q 的表达式和热功率的表达式：根据能量转化和守恒及欧姆定律，可推得电流通过电热元件（纯电阻）时热量和热功率的计算公式有：Q= = = = 。

P= = = = 。

2．请从能量转化关系上说出W=IUt 与W=I 2Rt ，P=IU 与P=I 2R 的区别：【目标3】根据串、并联电路中I 、U 、R 的关系分析各电阻上消耗的电功率与电阻大小的关系。

1．根据公式P= 可知，串联电路中各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成 比。

2．根据公式P= 可知，并联电路中各个电阻消耗的电功率与它们的电阻成 比。

3．根据公式P=IU= 和P=IU= 可知，串、并联电路上消耗的总功率与各个电阻上消耗的总功关系是： 。

课堂练习（在下面的方框中完成教材P55-2、3、4、5题）2．解： 3．解：课后练习1．一根电阻丝，在通过2C的电量时，消耗的电能是8J．若在相同的时间内通过4C的电量时，电阻丝上所加的电压U和消耗的电能W各是（）A．U=4V，W=16J B．U=8V，W=16J C．U=4V，W=32J D．U=8V，W=32J2．有三根阻值相同的电阻丝，把它们串联或并联后接在同一恒定的电压上，要取得相同的热量，则串联与并联两种方法所需时间ｔ串与ｔ并之比为（）A．1:9 B．9:1 C．1:3 D．3:13．三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为（假设灯泡电阻不变）( ) A．30W B．20W C．15W D．10W4．不考虑温度对电阻的影响，一个“220V100W”的灯泡，下列说法正确的是( )A．接在110V的线路上的功率为50W B．接在110V的线路上的功率为25WC．接在440V的线路上的功率为400W D．接在55V的线路上的功率为25W5．功率为l0W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。

浙江省台州市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案1（无答案）新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（浙江省台州市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案1（无答案）新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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欧姆定律班级姓名第小组【目标一】通过实验探究导体中电压U与电流I的关系，熟记欧姆定律1．师生互动,通过实验测出导体两端的电压U和电流I填入表中。

导体一:次数1234567U（伏）I（安）导体二:次数1234567U(伏）I（安）2．学生各自在同一坐标中画出导体一、二的U—I图（如右）3．小组讨论:从你们作出的U-I图中能得出哪些规律？（请各小组陈述结论）总结:①电阻由导体本身决定，其单位为。

在U—I图象中电阻大小看什么?②欧姆定律。

【目标二】会描绘导体的伏安特性曲线，并能通过曲线了解导体的一些特性4．学生自主阅读P.47回答:伏安特性曲线是以为横坐标，以为纵坐标所画出的导体的图象。

线性元件的伏安特性曲线是线，非线性元件的伏安曲线是线。

请例举线性元件的导体有,非线性元件的导体有。

5．右图伏安特性曲线中，比较A、B导体电阻的大小： .小组讨论：线性元件和非线性元件从电阻上看有什么区别？6．师生互动：实验测量小灯泡的U、I，描绘小灯泡的伏安特性曲线①根据电路图连接实物（要注意什么?）②闭合开关移动滑动变阻器，测量多组U、I填入下表中③根据实验数据在坐标中画出伏安特性曲线④你画出的伏安特性曲线有什么特点？能解释原因吗？次数1234567U(伏)I（安）7．小组讨论：小灯泡的伏安曲线是什么样的图形？为什么？8．实例分析（小组讨论）：下图为半导体二极管(硅管）的伏安特性曲线,请你根据这条曲线描述通过三极管的电流与二极管两端电压的关系，并说出电阻的变化情况。

2.5 焦耳定律班级 姓名 ， 1课时 使用时间一.学习目标．通过分析类比理解电功、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．说出电功和电热的关系。

说出公式Q=I 2Rt （P=I 2R ）、Q=U 2t/R （P=U 2/R ）的适应条件。

3．说出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。

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。

二、自学检测一、电功和电功率1．电功：电流做功，就是导体中的______________对______________的静电力在做功，驱动自由电荷做定向移动，其结果是电荷的__________减少，而其他形式的能增加．电流做的功简称电功．计算公式：用W 表示电功，计算公式为：________，表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电流I 、通电时间t 三者的乘积．国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦时(kW ·h )，也叫度．2．电功率：单位时间内电流所做的功叫做________．定义式为：P ＝ W t计算公式：________，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I 与这段电路两端的电压U 的乘积．国际单位制中的单位是：________，其他单位还有：千瓦(kW )．二、焦耳定律1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的__________成正比，跟导体的______________成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为：______.2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：P ＝计算公式为：________. Q t3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的________．4．非纯电阻电路：含有__________或__________的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为__________或________.三、合作探究任务一、电功和电功率[问题情境]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，像电吹风可以吹凉风、暖风和热风．你知道如何计算它们消耗的电能吗？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 ，流过电路的电流为I ，试推导电流做功的表达式．[要点提炼]1．电功的计算式：______________.2．电功率的计算式：____________.任务、焦耳定律[问题情境]随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多．据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的．电流通过导体为什么会发热，产生的热量与哪些因素有关呢？1．什么样的电路是纯电阻电路？2．电功和电热相等吗？[要点提炼]1．焦耳定律的表达式：____________.2．电功与电热的关系：纯电阻电路中：________________ 非纯电阻电路中：_______.例1、将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是（ ）A 、 若A 灯中的电流比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮B 、若A 灯两端的电压比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮例2、额定电压为220V 的电动机的线圈电阻为0.8 ，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J ，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？例3.某同学家中有一电风扇，电阻为80 Ω，当加上220 V 的电压时电流为0.25 A ，试计算该风扇工作100 秒时间消耗的电能和产生的热量.【当堂检测】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 ，电流为时，则在I 2时间t 内产生的热量为( )A ．4QB ．2QC .D . Q 2Q 42．下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的是( )A ．Q ＝UItB ．Q ＝I 2RtC ．Q ＝tD ．W ＝Pt U 2R3．一台电动机的输出功率是10 kW ，这表明该电动机工作时( )A ．每秒消耗10 kW 电能B ．每秒对外做10 kW 功C ．每秒消耗10 kJ 电能D ．每秒对外做10 kJ 功4．电动机的电枢阻值为R ，电动机正常工作时，两端的电压为U ，通过的电流为I ，工作时间为t ，下列说法中正确的是( )A．电动机消耗的电能为UIt B．电动机消耗的电能为I2Rt C．电动机线圈产生的热量为I2RtD．电动机线圈产生的热量为U2t R四．检测清盘1、在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器：（）A、电扇和电吹风B、白炽灯、电烙铁和电热毯C、洗衣机和电冰箱D、电解槽2、关于电功，下列说法中正确的有：（）A、电功的实质是电场力所做的功B、电功是电能转化为其他形式能量的量度C、电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D、电流通过电动机时的电功率和热功率相等3、在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是（）A、在任何电路中，电功UIt=I2RtB、在任何电路中，电功为UIt，电热为I2RtC、在纯电阻电路中，UIt=I2RtD、在非纯电阻电路中，UIt≥I2Rt4、若A灯标有“220V 60W”，B灯标有“220V 100W”，把两灯接入电路中，下列说法中正确的是（）A、当通过两灯的电流相等时，A灯比B灯亮B、当通过两灯的电流相等时，B灯比A灯亮C、当加在两灯的电压相等时，A灯比B灯亮D、当加在两灯的电压相等时，B灯比A灯亮5、为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是（）A、使通过它的电流减半B、使两端的电压减半C、使电炉的电阻减半D、使它两端的电压和电阻均减半6、有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡把灯丝接通，再接入电源后，所发生的现象及其原因是（）A、灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据P=I2R，电灯变亮B、灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据P=I2R，电灯变暗C、灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据P=U2/R，电灯变亮D、灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P= U2/R，电灯变暗7、一个电阻为20Ω的导体，当它每通过3C电量时，电流做功18J，那么此导体两端所加电压为 V，通过3C电量的时间为 s。

河北省石家庄市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案（无答案）新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（河北省石家庄市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案（无答案）新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为河北省石家庄市高中物理第二章恒定电流2.3 欧姆定律学案（无答案）新人教版选修3-1的全部内容。

第二章第三节欧姆定律【学习目标】1.知道电阻的定义式,理解电阻大小与电压和电流无关.2.掌握欧姆定律的内容及其适用范围，并能用来解决有关电路的问题.3.知道导体的伏安特性曲线和I－U图象，知道什么是线性元件和非线性元件。

【学习过程】学习任务一：根据电路图组装电路，测量数据填入表中在坐标系中,用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I，分别将A和B的数据在图2坐标系中描点，并作出U－I图线,验证U、I、R的关系U/V导体A I/A导体B I/A学习任务二：阅读课本,了解线性元件及非线性元件的伏安特性曲线及其特点总结：学习任务三:完成以下问题，检验学习收获：1.某电压表的量程是0～15 V，一导体两端电压为1。

6 V时，通过的电流为2 mA。

现在若给此导体通以20 mA的电流，能否用这个电压表测量导体两端的电压?2。

如图所示的图象所对应的两个导体：(1）电阻R1∶R2为多少?（2）若两个导体中的电流相等（不为零)时,两端的电压之比U1∶U2为多少？（3)若两个导体两端的电压相等(不为零）时，电流之比I1∶I2为多少?3.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是（）A。

5焦耳定律第2课时班级姓名第小组【目标】能认识非纯电阻电路，能说出非纯电阻电路中能量的转化情况。

能用适合的公式计算非纯电阻电路中I、U、W、P。

1．合作探究：右图中，M为直流电动机，其内部由磁极和线圈组成，保持电动机两端的电压U不变，当电动机转动时测得电流为I1，设法使电动机停止转动，测得电流为I2，它们的大小关系是I1 I2，请说明理由。

2．什么是非纯电阻电路？以电动机为例，从能量转化和守恒分析电动机的能量关系。

例1：P54例题1例2：一台电风扇的额定功率是60W，内阻为2Ω，把它接在220V的电源上，求：(1)电风扇正常运转时，通过它的电流多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？(2)若接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通过它的电流多大？电风扇实际消耗的电功率多大？此时可能会发生什么问题？课后练习1．关于电功和电热.以下说法正确的是（）（）A.外电路电流做的功一定等于电热B.外电路中电流所做的功一定大于电热C.只有在外电路是纯电阻的情况下.电功才等于电热D.当外电路有电动机、电解槽的情况下电流做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热2．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3．电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U，通过线圈的电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系式正确的是A．P＞UI B．P＝I2(R1＋R2) C．U＝I(R1＋R2) D．P＞I2(R1＋R2) （）4．一台电动机，额定电压是100V，电阻是1Ω。

正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（）A.500WB.25WC.2500WD.10000W5．如图所示，电阻R1＝20Ω，电动机线圈电阻R2＝10Ω．当开关S断开时，电流表的示数为0.5A ．当开关S闭合后，电动机转起来，电路两端电压不变．则关于电流表读数I和电路消耗的电功率P正确的是 ( )A．I＝1.5A B．I＜1.5A C．P＝15W D．P＜15W6．如表是一辆电动自行车的部分技术指标，参考表中数据判断以下说法正确的是（）载重电源输出电压充电时间电动机额定输出功率电动机额定工作电压和电流80kg ≥36V6～8h 180W 36V/6AA．自行车每秒钟额外消耗的电能为180J B．电动机每秒钟消耗的电能为180JC．电动机的内电阻为6Ω D．电动机的内电阻为1Ω7．如图14-5-19所示的电路中，电炉电阻R=10 Ω，电动机线圈的电阻r=1 Ω,电路两端电压U=100 V，电流表的示数为30 A，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？8．下表是一辆电动自行车的部分技术指标.其中额定车速是指自行车于满载的情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度.额定车速18km/h 电源输出电压≥36V整车质量40kg 充电时间6~8h载重80kg 电动机额定输出功率180W电源36V/12Ah 电动机额定工作电压、电流36V/6A请根据表中数据，完成下列问题（g取10m/s2）：（1）此车所配电动机的内阻是多大？（2）在以额定功率行驶的过程中车受到的阻力是车重（包括载重）的k 倍，试推算k 的大小.9.某植物园的建筑屋顶有太阳能发电系统，用来满足园内用电需要。

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.知道电功和电热的关系;理解公式Q=I2Rt(P=I2R)、Q=t(P=)的适用条件.3.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能的转化关系,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.自主探究1.所谓电流做功,实质上是导体中的对自由电荷的在做功.2.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,即W= .3.单位时间内电流所做的功叫做电功率.电流在一段电路上做功的功率P等于与这段电路的乘积,即P= .4.电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为.5.电热Q= ,热功率P= .6.若电路中有电动机或电解槽,电能除转化为内能外,还转化为或,它们之间遵从能量守恒定律.合作探究一、电功和电功率【归纳总结】1.电功(1)定义:.(2)表达式:.即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积.(3)单位:焦耳,符号为J.2.电功率(1)定义:.(2)表达式:P==IU.(3)单位:瓦特,符号W.(4)物理意义:.(5)串联电路中:由P=I2R知==…=I2,电阻越大,功率越大;并联电路中:由P=知P1R1=P2R2=…=U2,电阻越小,功率越大.二、焦耳定律【演示实验】为了让学生进一步理解焦耳定律,对电热与电阻、电热与电流的关系进行实验演示,实验装置如图所示.实验1:研究电热与电阻关系结论:.实验2:研究电热与电流关系结论:.【归纳总结】1.焦耳定律(1)内容:.(2)表达式:.(3)适用范围:.(4)实质:电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能.2.热功率单位时间内导体的发热量叫热功率.热功率即电能转化为内能的功率,即P==I2R.【例题】一个电动机,线圈电阻是0.4 Ω,当它两端所加的电压为220 V时,通过的电流是5 A.这台电动机每分钟所做的机械功有多少?【巩固练习】家庭用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风将头发吹干,设电动机线圈的电阻为R1,它与电阻为R2的电热丝串联,接到交流电源上.电吹风两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,如图所示,以下结论正确的是()A.P>IUB.P=I2(R1+R2)C.P=IUD.P>I2(R1+R2)【拓展练习】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定,为 1 Ω,当加在它两端的电压为2.0 V时,电流为0.8 A,且能正常工作.求:(1)它的额定输入功率.(2)工作时由导线发热损失的功率.(3)它的最大输出功率.三、电热的利用和防止1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡,电热器的优点:清洁卫生,没有环境污染,热效率高,还可以方便地控制和调节温度.2.电热的危害很多情况下我们并不希望用电器的温度过高.如:为了通风散热,电视机的后盖有很多孔,电脑运行时要用微型风扇及时散热等.课堂检测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,电流为时,则在时间t内产生的热量为()A.4QB.2QC.D.2.下列求解电热的公式中,对所有电路均适用的是()A.Q=UItB.Q=I2RtC.Q=tD.W=Pt3.一台电动机的输出功率是10 kW,这表明该电动机工作时()A.每秒消耗10 kW电能B.每秒对外做10 kW功C.每秒消耗10 kJ电能D.每秒对外做10 kJ功4.电动机的电阻为R,电动机正常工作时,两端的电压为U,通过的电流为I,工作时间为t,下列说法中正确的是()A.电动机消耗的电能为UItB.电动机消耗的电能为I2RtC.电动机线圈产生的热量为I2RtD.电动机线圈产生的热量为5.一台电动机的电阻为4 Ω,在220 V的额定电压下运行时,发热消耗的电功率为400 W.若电动机工作5 min,则电流做功J.6.三个标有“100 Ω,4 W”“12.5 Ω,8 W”“90 Ω,10 W”字样的电阻,当它们串联时允许加的最大总电压是V,并联时允许通过的最大总电流是A.7.一台电动机额定电压为220 V,线圈电阻R=0.5 Ω,电动机正常工作时通过电动机线圈的电流为4 A,电动机正常工作10 min,求:(1)消耗的电能.(2)产生的热量.(3)输出的机械能.。

2.5焦耳定律【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。

【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。

【教学方法】等效法、类比法、比较法、实验法【教学仪器】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【教学过程】(一)引入新课教师：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。

教师：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=qUq(2)电流的定义式I=t教师：投影教材图如图所示，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。

5焦耳定律第2课时班级姓名第小组【目标】能认识非纯电阻电路，能说出非纯电阻电路中能量的转化情况。

能用适合的公式计算非纯电阻电路中I、U、W、P。

1．合作探究：右图中，M为直流电动机，其内部由磁极和线圈组成，保持电动机两端的电压U不变，当电动机转动时测得电流为I1，设法使电动机停止转动，测得电流为I2，它们的大小关系是I1 I2，请说明理由。

2．什么是非纯电阻电路？以电动机为例，从能量转化和守恒分析电动机的能量关系。

例1：P54例题1例2：一台电风扇的额定功率是60W，内阻为2Ω，把它接在220V的电源上，求：(1)电风扇正常运转时，通过它的电流多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？(2)若接上电源后，电风扇因故不能转动，这时通过它的电流多大？电风扇实际消耗的电功率多大？此时可能会发生什么问题？课后练习1．关于电功和电热.以下说法正确的是（）（）A.外电路电流做的功一定等于电热B.外电路中电流所做的功一定大于电热C.只有在外电路是纯电阻的情况下.电功才等于电热D.当外电路有电动机、电解槽的情况下电流做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热2．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3．电吹风机中有电动机和电热丝两部分，已知电动机线圈的电阻为R1，它和阻值为R2的电热丝串联．设电吹风机工作时两端的电压为U ，通过线圈的电流为I ，消耗的电功率为P ，则下列关系式正确的是A ．P ＞UIB ．P ＝I 2(R 1＋R 2)C ．U ＝I(R 1＋R 2)D ．P ＞I 2(R 1＋R 2) （ ） 4．一台电动机，额定电压是100V ，电阻是1Ω。

正常工作时，通过的电流为5A ，则电动机因发热损失的功率为 （ ）A.500WB.25WC.2500WD.10000W5．如图所示，电阻R 1＝20Ω，电动机线圈电阻R 2＝10Ω．当开关S 断开时，电流表的示数为0.5A ．当开关S 闭合后，电动机转起来，电路两端电压不变．则关于电流表读数I 和电路消耗的电功率P 正确的是 ( )A ．I ＝1.5AB ．I ＜1.5AC ．P ＝15WD ．P ＜15WA ．自行车每秒钟额外消耗的电能为180JB ．电动机每秒钟消耗的电能为180JC ．电动机的内电阻为6ΩD ．电动机的内电阻为1Ω 7．如图14-5-19所示的电路中，电炉电阻R=10 Ω，电动机线圈的电阻r=1 Ω,电路两端电压U=100 V ，电流表的示数为30 A ，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？8．下表是一辆电动自行车的部分技术指标.其中额定车速是指自行车于满载的情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度.请根据表中数据，完成下列问题（g 取10m/s 2）：（1）此车所配电动机的内阻是多大？（2）在以额定功率行驶的过程中车受到的阻力是车重（包括载重）的k 倍，试推算k 的大小.9.某植物园的建筑屋顶有太阳能发电系统，用来满足园内用电需要。

主备人：日期：授课人：§2.5焦耳定律(一)学习要求★学习目标：1.从电能向其他形式能的转化来理解电功及电功率，理解电功和能量转化的关系．2．掌握焦耳定律，明确电功和电热的区别，知道纯电阻和非纯电阻电路．★学习重点.难点：。

电功、电热和电功率、热功率的理解和计算．(二)精讲精练一、电功和电功率1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的所做的功，简称为电功 ,公式单位常用单位有俗称2．电功率：单位时间内电流所做的功一段电路上的电功率P等于这段电路两端的和电路中的乘积．公式单位意义３．额定功率和实际功率额定功率:实际功率:4 .输入功率:输出功率 :例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）. 电炉的电阻二、焦耳定律1、电流做功的过程，是思考：电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关呢？2．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．３．热功率：公式知识升华提高一例3．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（ ）A ．PB ．U 2/rC ．P 2r/U 2D ．P-P 2r/U 2思考：你知道了吗?“当电动车遇上八达岭”为什么会容易烧掉吗?例题4 有一个直流电动机，把它接入0．2v 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A ，若把它接入2v 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A 。

求：（1）电动机正常工作时的输出功率。

（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）知识升华提高二电功率与热功率（1）区别：（2）联系：例题5：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ）知识升华提高三电功与电热的定义式与推导公式R I P 2=Ａ．R U P 2=Ｂ．UI P =Ｃ．tW P =Ｄ．小结：各物理量的定义式１．电功２．焦耳热３．电功率４．热功率(三)达标训练1．某电路在1分钟内消耗的电能为100J。

2.5焦耳定律一、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=W =qU =IUt3、单位：焦耳，简称焦，符号是J ；常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h. 二、电功率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 =tW=IU 3、单位：瓦（W ）、千瓦（kW ）利用P=计算出的功率是时间t 内的平均功率。

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。

三、焦耳定律1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。

2、关系式：Q=I 2Rt 四、热功率 ：1、定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。

2、定义式P 热=tQ =I 2R 3、单位：瓦（W ）4、电功率与热功率的区别和联系 （1）电功率与热功率的区别：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电压U 和通过的电流I 的乘积。

热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I 2和电阻R 的乘积。

（2）电功率与热功率的联系：若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等。

即P 热=P 电 若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即P 电＞P 热。

【典型例题】一、基本概念的理解【例1】关于电功和焦耳热，下列说法错误．．的是( ) A ．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt B ．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt C ．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q ＝I 2Rt D ．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q ＝IUt【例2】一根电阻丝，通过2 C 的电荷量所消耗的电能是8 J ．若在相同的时间内通过4 C 的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )A．4 V,16 J B．8 V,16 J C．4 V,32 J D．8 V,32 J 二、电功和电热的区别【例3】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0.3 V，电流为0.3 A．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？【例4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，电压表的读数为110 V，求（1）通过电动机的电流是多少？（2）输入到电动机的电功率是多少？（3）在电动机中发热的功率是多少？（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？【例5】某一用直流电动机提升重物的装置如图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A。

5 焦耳定律问题探究相信很多同学家里都有电灯、电饭锅、电风扇、电视机等用电器，那么你知道它们是怎么工作的吗？它们都是将电能转化成了其他形式的能.这个转化过程也就是电流做功的过程.电流通过电饭锅会使电阻发热，电能转化为内（热）能；电流通过电风扇使里面的电动机转动，电能转化为机械能；当然电能也会转化为化学能等其他形式的能——电功、电热以及转化成的其他形式的能如何计算？它们之间又有什么关系呢？ 自学导引 一、电功1.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__________，在驱使自由电荷定向移动的过程中，__________对自由电荷做了功，也就是通常说的电流所做的功，简称为电功.答案：定向移动 电场力 2.公式：W=qU=__________.即电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中电流I 、通电时间t 三者的乘积.在纯电阻电路中还可写成：W=__________=__________.答案：UIt I 2Rt RU 2t3.国际单位：焦耳(符号J)常用的单位还有：千瓦时(kW ·h)，亦称为“度”，1 kW ·h=____________ J.答案：3.6×106二、电功率1.定义：________________________________________________. 答案：单位时间内电流所做的功叫做电功率2.公式：P=tW=________________，是计算电功率普遍适用的公式. 在纯电阻电路中还可写成：P=_____________=______________.答案：UI I 2R RU 23.单位：瓦特(符号W).4.额定功率：用电器在正常工作时的功率称为额定功率.用电器的实际功率可以小于额定功率，但不能超过额定功率，当实际功率超过额定功率时，用电器将被___________________. 对纯电阻电路:P 额=U 额·I 额. 对非纯电阻电路：P 额≠I 额2R ≠RU 2额.答案：烧坏 三、焦耳定律1.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___________.答案：平方 正比 正比2.公式：Q=I 2Rt,对纯电阻电路还可写成Q=___________=___________.注意：焦耳定律是电流热效应的实验规律.凡是计算电热，都应选用焦耳定律.答案：UIt RU 2t四、电热功率1.内容：电热功率是描述电流做功产生电热快慢程度的物理量.2.公式:P=I 2R在纯电阻电路中还可以写成：P=___________=___________.答案：UI RU 2疑难剖析一.电功和电热的区别与联系1.功是能量转化的量度，同样，电功是电能转化为其他形式的能的量度.电热是电能转化为内能的量度.可见电功与电热是两个不同的物理量.因此电功的定义式是W=IUt ，电热的定义式是Q=I 2Rt.2.从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：W ≥Q ，即IUt ≥I 2Rt.在纯电阻电路中，如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等构成的电路，电流做功全部转化为内能，电功等于电热，欧姆定律成立，即W=Q 或IUt=I 2Rt;在计算电热和电功时，可采用W=Q=IUt=RU 2t=Pt 中的任一形式进行计算.在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等，电流做功除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W ＞Q 或IUt ＞I 2Rt.此种情况下，欧姆定律不成立，电功只能用公式W=IUt 进行计算，电热只能用公式Q=I 2Rt 计算.【例1】一根电阻丝，通过2 C 电荷量所消耗的电能是8 J ，若在相同的时间内通过4 C 的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是（ ）A.4 V ，16 JB.8 V ，16 JC.4 V ，32 JD.8 V ，32 J 思路分析：我们利用W=qU 可求出电压U 1，再由I=t q =RU可以求出U 2，然后利用W=qU 求W 2. 解析：设电阻丝电阻为R ，开始所加电压为U 1，则W 1=q 1U ，即8=2U 1，所以U 1=4 V. 设后来所加电压为U 2，产生的热量为W 2，则I 2=RU t q 22= ① I 1=RU t q 11= ② 由①②得U 2=12q q U 1=8 VW 2=q 2U 2=32 J. 答案:D温馨提示：此题是电流、欧姆定律及电功的综合应用题，分析时要分清题目的两层含义，找出内在联系，答案是不难求出的.【例2】一台电动机电阻为0.5 Ω，正常工作时通过的电流为20 A ，在10 s 内转化的机械能为4.2×104J ，求：在这10 s 内电流做了多少功？电动机产生的热量为多少？思路分析：电动机正常工作时是非纯电阻用电器，电功和电热的公式不能通用.由于不知道加在电动机两端的电压,W=IUt 求电功.但我们可以先计算电热，然后再根据能量守恒求电功.解析：先计算电热，Q=I 2Rt=2.0×103 J ，现根据W=Q ＋E 机，故W=2.0×103 J ＋4.2×104J=4.4×104J.答案：4.4×104 J 2.0×103J温馨提示：在非纯电阻电路中，电功W=IUt 中的电压U ≠IR ，原因是加在电动机两端的电压有两个贡献：①使导体的电阻发热;②使电动机转动起来.U=IR 只对纯电阻电路成立. 二、电功率和热功率的区别与联系1.区别：电功率是指输入某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U 和通过的电流I 的乘积.热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流的平方和导体电阻的乘积.2.联系：对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P=IU=I 2R=RU 2中任一形式进行计算.对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率.【例3】额定电压都是110 V ，额定功率P A =100 W ，P B =40 W 的A 、B 两灯，接在220 V 的电路中，使电灯均正常发光.能使电路消耗的电功率最小的电路是图2-5-1中的（ ）图2-5-1思路分析：两灯正常发光，两灯的实际电压等于其额定电压，由P=RU 2可知R A <R B ，根据串联分压关系，A 图中有U A <110 V 、U B >110 V ，两灯不能正常工作，所以A 错.图B 中A 和变阻器并联后的电阻比A 电阻还要小，即仍有U A <110 V 、U B >110 V ，所以B 错.C 和D 图中两灯电压均有可能为110 V ，此时再看电路消耗的功率，C 图中灯A 消耗功率100 W ，灯B 和变阻器并联后的阻值与灯A 相等，所以电路消耗的总功率为200 W ，D 图中A 、B 两灯并联后的阻值与变阻器相等,所以变阻器消耗的功率为140 W ，电路消耗的总功率为280 W. 答案：C温馨提示：此类问题的思路分两步：①先分清哪个电路的A 、B 灯能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任一个达到其额定值，其余两个也达到额定值方面分析.②确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小.可以用计算的方法去比较，也可以用定性分析法比较.【例4】有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路中，电机不转，测得流过电动机的电流为0.4 A ，若把电动机接入2.0 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A.求电动机正常工作时的输出功率是多大?如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大?思路分析：对这个题我们要注意两点：①是当电动机不转时就相当于一个纯电阻，欧姆定律成立.而它正常工作时就不再是纯电阻了，欧姆定律也不再成立.②是电动机的输出功率等于它消耗的电功率减去它的发热功率.解析：当电动机接入电压为0.2 V 电路时，电动机不转，此时电动机仅相当于纯电阻.设其电阻为R ，由欧姆定律得：R=4.02.011=I U Ω=0.5 Ω 当电动机接入2.0 V 电路中时，电动机正常工作，此时电动机消耗功率P=U 2I 2=2.0×1.0 W=2.0 W电动机的电热功率P 热=I 22R=0.5 W电动机的输出功率P 出=P-P 热=2.0 W-0.5 W=1.5 W如果正常工作时转子突然被卡住，则电动机相当于纯电阻R ，其上电压即U 2，所以电动机的发热功率P 热′=I ′2R=5.00.2222=R U W=8 W.此时电机将要被烧毁. 答案:1.5 W 8 W温馨提示：要从能量转化的角度认识清楚纯电阻电路和非纯电阻电路的区别.当电动机不转时，消耗的电能全部转化为内能，实际上就是纯电阻电路.当电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，此时电路为非纯电阻电路. 三、额定功率和实际功率用电器的额定功率是用电器长期正常工作时的最大功率，也是用电器在额定电压或额定电流下工作的功率，即P 额=U 额I 额.对于纯电阻用电器：P 额=I 额2R=RU 2额.用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率.为保证用电器正常工作，要求实际功率不能大于其额定功率.【例6】额定电压为220 V ，额定功率为40 W 的灯泡，它的灯丝电阻为多少?如果把这只灯泡接在电压为110 V 的电路上，灯泡的实际功率为多少?(假设灯丝电阻不变)思路分析：首先要清楚灯泡是个纯电阻用电器，其功率可由P=RU 2求.再就是要抓住灯泡的电阻是个定值，所以我们可以先由额定功率求出灯泡的电阻，然后再求出它的实际功率.解析：由于P=RU 2，所以灯泡的电阻R A =4022022=额额P U Ω=1 210 Ω 当灯泡所加电压为110 V 时，不是在额定电压下工作，所以，这时灯泡的实际功率不是40 W ，而应按实际所加的电压进行计算，有P 实=121011022=R U 实W=10 W. 答案:1 210 W 10 W温馨提示：额定功率是指用电器在额定电压下的功率，当电压不足额定电压时，用电器的功率不等于额定功率，其实际功率要根据实际电流、电压计算.另外，不管是在额定功率下，还是在实际功率下，灯泡的电阻是不变的. 【例6】将两个灯泡A （220 V 100 W ）、B （220 V 25 W ）串联后接在电路PQ 段，如图2-5-2所示，为使两灯泡都安全使用，在PQ 段所加电压的最大值是多少？PQ 段电路允许消耗的最大功率是多少？图2-5-2思路分析：由于A 、B 串联，所以通过A 、B 的电流相等,分别求出A 、B 的电阻和A 、B 的额定电流.PQ 两端所加电压的最大值应等于A 、B 的总电阻乘以A 、B 中较小的额定电流.同理可得最大功率.解析：由P=R U 2可得：R A =A P U 2=484 Ω,R B =BP U 2=1 936 Ω由P=UI 知：I A =220100=U P A A I B =22025=U P B A 则U m =(R A +R B )I B =(484+1 936) Ω×22025A=275 V P m =I B 2(R A +R B )=31.25 W. 答案:275 V 31.25 W温馨提示：两灯泡串联时，电路中所允许通过的最大电流是两灯泡中较小的额定电流.而两灯泡并联时，电路中所允许加的最大电压是两灯泡中较小的那个额定电压. 拓展迁移1.现代商场中一般都安装自动扶梯.某商场有一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V 的电动机带动下以0.4 m/s 的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW ，不载人时测得电动机中的电流为 5 A.若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少?(设人的平均质量为60 kg ，g 取10 m/s 2) 解析:该题属于力、电综合题，求解这样的物理问题的关键是构建物理模型.本题实际上是物理中电动机提升重物的模型，它主要考查物理中电功率、机械功率、能量转化和守恒定律或功能关系等知识.在空载时，扶梯因克服摩擦阻力和自身重力等需要消耗的功率为P f =IU=1 900 W.每负载一个人需要消耗的功率为P 0=Mgvsin θ=120 W.设能负载的最多人数为N.根据能量转化和守恒定律，有P=P f ＋NP 0，所以，最多人数为N=P P P f -=25(人).2.如图2-5-3所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为r=1 Ω，电动机两端电压为5 V ，电路中的电流为1 A ，物体A 重20 N ，不计摩擦力.求：图2-5-3(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少? (2)电动机输入功率和输出功率各是多少? (3)10 s 内，可以把重物A 匀速提升多高? (4)这台电动机的机械效率是多少?解析:该题考查电学和力学的综合知识.我们首先要知道输入功率就是电动机消耗的总电功率，而输出功率是机械功率.消耗的电能转化为机械能和内能两部分，由能量守恒定律可解.(1)根据焦耳定律，热功率为：P 热=I 2r=12×1 W=1 W.在这个过程中一定不能用P=IU 求热功率.原因是加在电动机两端的电压有两个贡献：①使导体的电阻发热;②使电动机转动起来. (2)电功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积 P 入=IU=1×5 W=5 W输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 P 出=P 入-P 出=5 W-1 W=4 W.(3)电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率，在10 s 内P 出t=mgh. 解得h=20104⨯=mg t P 出 m=2 m. (4)机械效率η=入出P P =80％.。

焦耳定律【学习目标】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。

二、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。

【学习进程】学习任务1：电功和电功率问题：电流通过电灯时，电能转化为？电炉通电时，电能转化为？电动机通电时，电能转化为？蓄电池充电时，电能转化为？总结：用电器把转化成的进程，就是电流做功的进程。

电流做功的多少等于电能转化为的数量。

推导：电功W与电功率P总结：电流做功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的在做功，自由电荷在作用下沿的方向做移动，结果电荷的电势能，其他形式的能。

应用： 1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？学习任务2：焦耳定律问题：电流通过导体时会发烧，称作电流的效应。

产生的热量即电热与哪些因素有关呢？（回忆初中所学知识）电热Q= ，热功率P热=总结：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟导体的及成正比。

------实验定律（焦耳定律）学习任务3：电功与电热问题：电流在通过用电器做功时消耗的电能会全数转化为热能吗？例析：电炉通电时，消耗电能UIt 产生电热I2Rt电动机通电时，消耗电能UIt 产生电热I2Rt总结：消耗的电能全数转化为热能的电路称作电路，该电路遵循定律；消耗的电能只有一部份转化为热能的电路称作电路，该电路不遵循定律。

应用：一台电扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压正常工作后，消耗的电功率为66 W，问：（1）电扇正常工作时通过电动机的电流是多少？（2）电扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？（3）若是接上电源后，电扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，和电动机消耗的电功率和发烧功率是多少？拓展：一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力F f恒为车和人总重的k＝倍。

第二章 恒定电流 第5节 焦耳定律【学习目标】1.准确理解电功和电热，熟练应用焦耳定律分析电路问题。

知道电功率和热功率的区别和联系。

2.通过合作探究，掌握计算电功和电热的方法。

3.激情投入，感悟能量的转化和守恒的思想。

【学习重点】区别并掌握电功和电热的计算。

【学习难点】区别并掌握电功和电热的计算。

使用说明 & 学法指导1.先通读教材，勾画出本节内容的基本概念 ，再完成教材助讲设置的问题，依据发现的问题，然后再读教材或与同学交流，解决问题。

2.用时15min 完成。

Ⅰ.知识准备1.静电力做功的定义式以及初中电功、电功率的相关知识。

2.电流的定义式。

3.欧姆定律。

Ⅱ.教材辅助 1.电功：(1)定义: 。

(2)公式:Ｗ=QU=IUt(3)单位:焦耳(J)，常用的单位还有：千瓦时（kW ·h ） 1kW ·h=3.6 106J 2.电功率(1)定义: 。

(2)公式:P =tW=IU(3)单位:瓦特(Ｗ) １k Ｗ=1000Ｗ (4)用电器的额定功率和实际功率 3.焦耳定律(1)内容: 。

(2)公式:Ｑ=Ｉ2Ｒt(3)电功和电热的区别和联系电功与电热的数量关系式:Ｗ≥Ｑ，即IUt ≥Ｉ2Ｒt在纯电阻电路中，电功与电热的关系： ； 非纯电阻电路中，电功与电热的关系： 。

Ⅲ.预习自测1.一个电阻接到某电路后，消耗的功率为110W ，通过3C 的电量时，有330J 的电能转化为内能，则（ ）A ．电阻所加电压为110V B.通过电阻的电流为1A C ．电阻通电时间为3S D.这个电阻的阻值为110Ω2.供电电路电源的输出电压为U 1，线路损失的电压为U 2，用电器得到的电压为U 3，总电流为I ，线路总电阻为R ，线路损失的功率为（ ）A ．R U 21 B.ＩＵ2 Ｃ.I 2R Ｄ.RU 223.白炽灯的灯丝断了以后，轻摇灯泡，有时可将断了的灯丝搭上，若将这只灯泡再接入电路中，其亮度与原来相比（ ）Ａ. 亮些 Ｂ. 暗些 Ｃ. 一样亮 Ｄ.都有可能4.一盏电灯接在恒定的电源上，其功率为100W ，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W ，那么此时电灯实际消耗的电功率将（ ） Ａ.等于91W Ｂ.小于91W Ｃ.大于91W Ｄ.条件不足,无法确定5.一台电动机，额定电压是100V ，电阻是1Ω，正常工作时，通过的电流为5A ，则电动机因发热损失的功率为（ ）Ａ．500W Ｂ.25W Ｃ.200W Ｄ. 475W6.一根电阻丝，在1s 内通过2C 的电量时，消耗的电能是8J,若在相同时间内通过4C 的电量时，电阻丝上所加电压U 和消耗的电能W 各是（ ） Ａ．Ｕ=4Ｖ，Ｗ=16Ｊ Ｂ．Ｕ=8Ｖ, Ｗ=16Ｊ Ｃ．Ｕ=4Ｖ, Ｗ=32Ｊ Ｄ. Ｕ=8Ｖ, Ｗ=32Ｊ我的疑惑？请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。

5 焦耳定律课标解读1.理解电功的概念,明白电功是指静电力对自由电荷所做的功,掌握电功的公式并能进行有关运算.2.理解电功率的概念和公式,并能进行有关运算.3.明白电功率和热功率的区别与联系,能区分电功和电热.课前试探1.在日常生活中,常常会用抵家用小电器,例如电吹风、电熨斗等,它们都会分为几挡,像电吹风能够吹冷风、暖风和热风;电熨斗能够熨丝绸、棉、麻等不同的衣物.你明白它们的变挡原理吗?答案：每一挡接入电路中的用电成份都不同,例如电吹风在吹冷风时只有电动机接入电路,吹热风时又并联了一个电热丝,因此调挡位实质上就是调节接入电路中的不同部份.2.将两个别离标有“220 V 30 W ”和“220 V 100 W ”的灯泡别离并联和串联在电路中,你会发觉什么现象?能解释那个现象吗?答案：并联时,灯泡两头的电压都是220 V,正常发光,“220 V 100 W ”的比“220 V 30 W ”的要亮；串联时,由于“220 V 30 W ”的电阻比“220 V 100 W ”的电阻大,分得的电压也大,所以比较亮.这种情形不在额定电压下,不属于正常工作.自主研学1.电功:电流做功,就是导体中的________对________的静电力在做功,驱动自由电荷做定向移动,其结果是电荷的________减少,而其他形式的能增加.电流做的功简称电功.计算公式:用W 表示电功,________,表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两头的电压U 、电流I 、通电时刻t 三者的乘积.单位有:焦耳(J)、千瓦时(kW ·h),也叫度.在纯电阻电路中电功的公式还有:W=I 2Rt=t R U 2. 2.电功率:单位时刻内电流所做的功叫做_________.计算公式:用P 表示功率,P=tW =_________,表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I 与这段电路两头的电压的乘积.单位有:瓦特(W)、千瓦(kW).纯电阻电路中公式能够为:P=I 2R=RU 2. 3.焦耳定律:电流通过________电路做功时,电能全数转化为导体的内能,用Q 表示内能.电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的________成正比,跟导体的电阻成________比,跟通电时刻成________比,这一规律叫做焦耳定律,公式表示为: ________.在纯电阻电路中还能够写成:Q=U 2Rt.焦耳定律是电流热效应的实验规律,凡计算电热都要用该规律.4.电热功率:电热功率是描述电流做功产生电热的________程度的物理量,公式:P=I 2R. 三点剖析1.对电功的理解应注意以下几点:(1)电路中维持持续电流的进程,就是电场力移动自由电荷不断做功的进程.电场力做了多少功(也说电流做了多少功),就有多少电能转化为其他形式的能.如电炉、白炽灯工作就是电能转化为内能,电动机工作就是电能转化为机械能.(2)电功与电热的关系电功是从电场理论动身的概念,是减少的电势能的量度,因此不论是纯电阻电路仍是非纯电阻电路,W=UIt(P=UI)都是成立的.电热是电流流经电路时,在电路中引发的发烧现象,是被电功所转换的电势能中的一部份,焦耳定律是由实验总结出来的,专门计算电热: Q=I 2Rt(P 内=I 2R)对于非纯电阻电路,消耗的电能一部份转化为内能,一部份转化为其他形式的能,即UIt=I 2Rt(电热)+其他形式的能,因此,P=UI ≠I 2R ≠R U 2. 只有在纯电阻电路中,才有W=UIt=I 2Rt=t R U 2. 总之,用UIt 来计算电功,在任何条件下都是能够的,用I 2Rt 来计算电热,在任何情形下也都是能够的,但要使UIt=I 2Rt=t R U 2,就只有在纯电阻电路中才行. 2.额定功率和实际功率用电器正常工作时所消耗的功率叫额定功率.当用电器两头电压达到额定电压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.对于纯电阻用电器,P 额=I 额2R=U 额2/R.若是加在用电器两头的电压小于额定电压时,用电器所消耗的功率(实际功率)就小于额定功率.灯泡的亮度是由其实际消耗的电功率决定的,实际功率不能长时刻超过额定功率. 精题精讲例1 直流电动机线圈的电阻为R,当电动机正常工作时,通过的电流为I,电机两头电压是U,则电动机的热功率为________,消耗的功率为________,对外输出机械功率为________.思路解析此电路不是纯电阻电路,所以I=RU 再也不适用,电热功率只能写成I 2R,消耗电能总功率只能写成IU.由能量守恒得机械功率为(IU-I 2R).答案：I 2R IU IU-I 2R黑色陷阱在非纯电阻电路中,电流做的功并无完全把电能转变成内能,在高中阶段熟悉的非纯电阻电路有含电动机的电路和含有电解槽的电路.图2-5-1例2 某一用直流电动机提升重物的装置,如图2-5-1所示,重物质量m=50 kg,电源的电压为U=110 V,不计电源内阻及遍地摩擦,当电动机以v=0.90 m/s 的恒定速度向上提升重物时,电阻中的电流I=5 A,由此可知电动机的线圈的电阻R 为多少?思路解析电动机消耗的总能量一部份用于提升重物的机械能,一部份消耗在电动机线圈电阻发烧上.P 电=P 机+P 热,其中P 电=IU,P 机=mgv,P 热=I 2R,所以有IU=mgv+I 2R所以R=2I mgv IU = Ω. 答案： Ω黑色陷阱在非纯电阻电路中不能利用欧姆定律,即R ≠IU . 例3 一根电阻丝,在通过2 C 的电荷量时电功为8 J,若在相同的时刻内通过4 C 的电荷量,求电阻丝上的电流做的功和所加的电压别离是多少? 思路解析设电阻丝的电阻为R,据W=UIt=Uq 得:8=U 1×2,所以U 1=4 V在相同时刻内通过的电荷量变成原来的2倍.据I=t q 知,I 2=2I 1,又据欧姆定律I=RU 得U 2=2U 1=8 V. 电流做的功W 2=U 2I 2t=4W 1=4×8 J=32 J.答案：32 J 8 V绿色通道要熟练掌握以下几个公式,并理解它们的意义和关系:电功W=qU=Uit ①电流I=tq ② 欧姆定律I=R U ③ 其中①式为计算电功的普遍公式;②式为电流的概念式,普遍适用;③式只适用于纯电阻电路.例4 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烧的功率;(2)若是接上电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发烧的功率. 思路解析(1)排气扇在220 V 电压下正常工作电流I=U P =22036 A=0.16 A 发烧功率P 热=I 2R=2×40 W=1 W转化为机械能的功率P 机=P-P 热=(36-1) W=35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后,电机相当于纯电阻,电能全数转化为热能,现在通过排气扇电流I ′=R U =40220 A=5.5 A 电机消耗的功率等于发烧功率P ′=P 热=I ′U=×220 W=1 210 W由于发烧量专门大,将专门快烧坏电动机线圈.答案：(1)P 热=1 W P 机=35 W(2)P 机=P 热=1 210 W,电机将被烧坏绿色通道电机被卡住不能转动,电能再也不转化为机械能,完全转化成内能.。

第5节 焦耳定律[研究学考·明确要求] 知识内容焦耳定律考试要求 学考c选考c根本要求 1.知道电流做功的实质，知道电流做功对应的能量转化。

2．会推导电功和电功率的表达式。

3．知道在纯电阻电路中，电能全部转化为导体的内能。

4．知道焦耳定律，会用焦耳定律推导导体热功率的表达式。

5．会计算电路中的电功、电功率、电热和热功率。

开展要求知道P ＝UI 、P ＝U 2R、P ＝I 2R 的区别、联系和适用范围。

[基 础 梳 理]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 、通电时间t 三者的乘积。

(2)公式：W ＝qU ＝UIt 。

(3)单位：国际单位为焦耳，符号为J 。

常用单位为千瓦时(kW·h)。

亦称为“度〞，1度＝3.6×106J 。

(4)实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中对电荷做的功。

(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程。

电功的大小量度着电能的转化，它标志着有多少电能转化为其他形式的能。

2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。

(2)表达式：P ＝Wt＝UI 。

(3)单位：瓦特，符号W 。

常用的单位还有千瓦(kW)，1 kW ＝1_000_W 。

(4)物理意义：反映电流做功的快慢。

(5)额定功率：用电器在额定电压下工作的电功率。

特别提醒 用电器上标注的功率是它们的额定功率，是用电器的额定电压下(或通过额定电流时)长时间正常工作的最大功率。

用电器在实际工作时的电功率为实际功率，实际功率可能大于、小于或等于额定功率，为保护用电器，实际功率应小于或等于额定功率。

[典 例 精 析]【例1】 如图1所示电路中，R 1＝R 3<R 2＝R 4在ab 两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P 1、P 2、P 3、P 4，那么他们的大小关系是( )图1A ．P 1＝P 3<P 2＝P 4B ．P 2>P 1>P 3>P 4C ．P 2>P 1>P 4>P 3D ．P 1>P 2>P 3>P 4解析 设R 1、R 2、R 3、R 4的电流分别为I 1、I 2、I 3、I 4，那么I 1＝I 2＝I 3＋I 4，故P 1＝I 21R 1<P 2＝I 22R 2，P 1＝I 21R 1>P 3＝I 23R 3，即P 2>P 1>P 3又因为U 3＝U 4，R 3<R 4所以I 3>I 4，即P 3>P 4故P 2>P 1>P 3>P 4，综上选项B 正确。

5 焦耳定律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．4．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．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．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学情分析学生对电功和焦耳定律已经有所了解,该节课设置在电路学习的完成之后,顺理成章.学生接受也比较容易,主要是纯电阻电路和非纯电阻电路中电功率、热功率的区别和联系。

重点难点重点：电功和电热的计算难点：电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别4教学过程【导入】复习导入问题：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，生活中常用的用电器，其能量的转化情况? 回答：电灯把电能转化为内能和光能；电炉把电能转化为内能；电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能。

用电器把电能转化为其他形式能的过程，就是电流做功的过程。

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，遵循能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。

问题：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？【活动】师生互动问题：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?在这个过程中，电场力做了多少功？回答：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。

在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt问题：电流做功实质上是怎样的？回答：电流做功的实质是电路中电场力对定向移动的电荷做功。