选修3_1第三章第3节焦耳定律

焦耳定律教案一、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（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。

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。

（三）合作探究、精讲点播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。

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。

高中物理学习材料桑水制作第3章第3节(本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！)1. (2010年河北武强高二检测)右图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a、b之间电阻是R，在a、b之间加上电压U，测得流过电路的电流为I，则未知电路的电功率一定是( )A．I2R B．U2/RC．UI D．UI－I2R【解析】选项A、B的表达式只适用于纯电阻电路，D项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中不知道是哪种元件，功率P＝UI总是适用的，C选项正确．【答案】 C2．同为“36 V、40 W”的电灯、电扇、电烙铁都正常工作5 min，它们产生热量是( ) A．一样多B．电灯最多C．电扇最多D．电烙铁最多【答案】 D3．对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是( )A．通过电流大的灯泡B．两端电压大的灯泡C．电阻值大的灯泡D．消耗电功率大的灯泡【答案】 D4．一只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【解析】因为电热Q＝I2Rt，所以当电流I，电阻R都相等时，电热也相等；而消耗功率即为热功率P＝I2R，所以消耗功率相等；电炉两端的电压U＝IR，但电动机两端的电压除了发热外还要工作，U＝IR＋U′，所以电炉两端电压小于电动机两端电压．【答案】ABC5．一台直流电动机的电枢线圈的电阻是R，其额定电压是U，额定功率是P，那么它正常工作时的电流( )A．等于P/U，且大于U/RB．等于P/U，且小于U/RC．等于P/R，也等于U/RD．不等于P/U，但等于U/R【答案】 B6．有两只分别标有“6 V,2 W”，“12 V,8 W”字样的小灯泡，如果把它们串联在电路中，使其中一个恰能正常发光，则加在串联电路两端的电压是( )A．6 V B．12 VC．18 V D．24 V【答案】 B7．不考虑温度对电阻的影响，一个标有“220 V、40 W”的灯泡，下列说法正确的是( ) A．接在110 V的线路上功率为20 WB．接在110 V的线路上功率为10 WC．接在440 V的线路上功率为160 WD．接在550 V的线路上功率为5 W【答案】 B8．在一个恒定电压U的两端直接接上灯泡，其功率为100 W，若用很长的导线连接，使灯泡远离电源，此时灯泡功率变为 64 W，则线路上损失的功率为( ) A．36 W B．16 WC．18 W D．6 W【答案】 B9. 如右图所示，电路电压U保持不变，滑动变阻器R的总阻值与R 2的阻值均为20 Ω，电阻R1的阻值为5 Ω.当滑动变阻器R的滑动端P由a向b滑动过程中( )A．干路中电流不断增大B．R1上消耗电功率不断增大C．R1上消耗电功率不断减小D．R2上消耗电功率不断减小【解析】 滑片由a 向b 滑动时，R 变小，R 并变小，R 总变小，电路中的总电流变大，R 1两端的电压变大，消耗的功率变大；并联部分电压变小，R 2消耗的功率变小．【答案】 ABD10．一只规格为“220 V 2 000 W ”的电炉．(1)求它在正常工作时的电阻．(2)若电网电压为200 V ，求电炉的实际功率．(3)在220 V 电压下，如果平均每天使用电炉2 h ，那么此电炉一个月(按30天计算)要消耗多少千瓦时电能？【解析】 (1)设电炉电阻为R ，由P ＝U 2R ，得R ＝U 2P ＝22022 000Ω＝24.2 Ω. (2)当电压为U ′＝200 V 时，电炉的实际功率P ′＝U ′2R ＝200224.2W ≈1 653 W. (3)在220 V 的电压下，一个月耗用电能为：W ＝Pt ＝2×2×30 kW ·h ＝120 kW ·h【答案】 (1)24.2 Ω (2)1 653 W (3)120 kWh11．小明家的窗式空调已用了多年，耗电功率已不再是说明书上的数值了，他想测出这台空调的耗电功率．于是他将家中的其他用电器全部关闭，单独打开空调，观察他家的电度表在2 min 内转了200 转，且电度表上标有3 000 r/kW ·h 的字母，你能帮他测出他家空调的功率吗？【解析】 表盘上的字样说明表盘转动3 000转时，电路消耗1度电(1 kW ·h)，即在2 min ＝120 s 内，电路消耗2003 000 kW ·h ＝115 kW ·h 的电能，所以P ＝W t ＝115×3.6×106×1120W ＝2 000 W ，即空调的耗电功率为2 000 W.【答案】 2 000 W12. 如右图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图，电动机内阻r ＝0.8 Ω，电路中另一电阻R ＝10 Ω，直流电压U ＝160 V ，电压表示数U V ＝110 V ．试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以v ＝1 m/s 匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量．(g 取10 m/s 2)【解析】 (1)U R ＝U －U V ＝160 V －110 V ＝50 V I R ＝U R R ＝5010A ＝5 A 因R 与电动机串联可得电动机电流I M ＝I R ＝5 A.(2)电动机输入功率：P 电＝U V I M ＝5×110 W ＝550 W.(3)电动机输出功率P ′＝P 电－P 热＝U V I M －I M 2r ＝550 W －0.8×52W ＝530 W由P ′＝Fv 可得：P ′＝mgv ，则m ＝P ′gv＝53 kg. 【答案】 (1)5 A (2)550 W (3)53 kg。

焦耳定律学案【教学目标】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。

重点：区别并掌握电功和电热的计算。

难点：区别电功和电热【自主预习】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；电能转化成其他形式能的过程就是的过程，电流做功的多少电能转化为其他形式能的数量。

2.电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，其他形式的能。

电流在一段电路中所做的功等于这段电路、、三者的乘积。

计算式为W= 。

3.电功率电流做的功叫电功率。

用表示电功率，表达式为P= 。

电流在一段电路上做功的功率P等于与这段电路的乘积。

4.焦耳定律内容电流通过导体产生的热量跟成正比，跟导体的电阻及通电时间成。

这个关系最初是由实验得到的。

5.表达式Q= 。

6.热功率的发热量通常称为热功率，表达式为P= 。

7.电功与热量的关系①纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路：非纯电阻电路：②电功与热量：在纯电阻电路中：在非纯电阻电路中：【典型例题】一、基本概念的理解【例1】3．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＝I2RtB．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2RtC．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝I2RtD．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 JC ．4 V,32 JD ．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】、某一用直流电动机提升重物的装置如图1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 。

第3节焦耳定律学习目标知识脉络1．理解电功、电功率的概念、计算公式．（重点）2．掌握焦耳定律并会用公式Q＝I2Rt计算电热．(重点）3．能识别纯电阻电路与非纯电阻电路,掌握电功率和热功率的区别和联系．(重点，难点）电能错误!电功和电功率电功电功率概念电场力对定向移动的自由电荷所做的功单位时间内电流所做的功公式W＝qU＝UIt P＝错误!＝UI单位焦耳，符号J瓦特，简称瓦，符号W 物理意义描述电能转化为其他形式的能的多少描述电流做功的快慢错误!1．电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能．(√)2．电流通过用电器时，电流做的功越多,说明用电器的电功率越大．(×）3．电功率越大，电流做功一定越快．(√)[后思考］家庭用电用“度”做单位，度是电功的单位，还是电功率的单位？【提示】度是电功的单位.1度＝1 kW·h＝3。

6×106 J.错误!把一根大头针插在一小块硬纸片上,用浆糊把纸贴在台灯的灯泡上，使大头针的针尖朝上．然后用3张纸条做一小风车，把风车放在针尖上．打开台灯，过一会发现，风车转动起来：图3.3-1探讨1：这一过程,电流做功吗？【提示】做功．探讨2：风车为什么转动？【提示】电流通过灯丝做功，把电能转化为内能．周边空气温度升高，形成对流,风车转动起来．错误!1．对电功的理解(1）从力的角度看,电流做功的实质是电场力对自由电荷做功．(2）从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少．(3）电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用．2．对电功率的理解（1)电功率P＝错误!＝UI对任何电路都适用．（2)额定功率和实际功率①额定功率:用电器正常工作所消耗的功率；②实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率．1．一个电阻接入某电路后，消耗的功率为110 W，通过3 C 的电荷量时,有330 J的电能转化为内能，则下列说法错误的是()A．电阻两端所加电压为330 VB．通过电阻的电流为1 AC．电阻通电时间为3 sD．这个电阻的阻值为110 Ω【解析】由W＝qU知,电阻两端所加电压U＝错误!＝110 V，A错；由P＝IU得I＝错误!＝1 A，B对；由W＝Pt得通电时间t＝错误!＝3 s或t＝错误!＝错误!s＝3 s，C对；由R＝错误!，得R＝110 Ω,D对．【答案】 A2．一台国产XQB30。

高中物理选修3-1焦耳定律笔记焦耳定律反映了电流热效应的规律，是高中物理选修3-1的重点内容，学生学习过程中需要做好笔记，下面是店铺给大家带来的高中物理选修3-1焦耳定律笔记，希望对你有帮助。

高中物理选修3-1焦耳定律笔记一、电功和电功率(一)导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力所做的功称为电功。

适用于一切电路.包括纯电阻和非纯电阻电路。

1、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。

2、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。

在国际单位制中电功的单位是焦(J)，常用单位有千瓦时(kW·h)。

1kW·h=3.6×106J(二)电功率是描述电流做功快慢的物理量。

额定功率：是指用电器在额定电压下工作时消耗的功率，铭牌上所标称的功率。

实际功率：是指用电器在实际电压下工作时消耗的功率。

用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。

二、焦耳定律和热功率(一)焦耳定律：电流流过导体时，导体上产生的热量Q=I 2Rt此式也适用于任何电路，包括电动机等非纯电阻发热的计算.产生电热的过程，是电流做功，把电能转化为内能的过程。

(二)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。

(三)电功率与热功率1、区别：电功率是指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和通过的电流强度的乘积。

热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率.决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积。

2、联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率;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。

(四)电功和电热的关系1、在纯电阻电路中，电流做功，电能完全转化为电路的内能.因而电功等于电热，有：2、在非纯电阻电路中，电流做功，电能除了一部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等其他形式的能.因而电功大于电热，电功率大于电路的热功率。

同步测控我夯基，我达标1.两个绕线电阻分别标有“100 Ω、10 W”和“20 Ω、40 W”，则它们的额定电流之比为( ) A.5∶5 B.10∶20 C.5∶10 D.1∶2 000解析：由公式P=I 2R 得I=RP 所以I 1∶I 2=5∶10.答案：C2.关于公式：①P=IU ②P=I 2R ③P=R U 2，下列叙述正确的是( ) A.公式①适用于任何电路的电功率B.公式②适用于任何电路的电功率C.公式①、②、③均适用于任何电路的电功率D.以上说法均不正确解析：公式P=UI 适用于所有电路的电功率；P=I 2R 适用于所有电路的热功率；而P=R U 2只适用于纯电阻电路.答案：A3.将一根电阻丝接在某恒定电压的电源两端，电流做功的功率为P.若将该电阻丝均匀地拉长为原来的两倍后再接入该电源,则它的功率为( )A.4PB.0.25PC.16PD.0.125P解析：由V=Sl 得电阻丝拉长为原来的2倍，导线截面变为原来的1/2，由R=ρSl 得R′=4R. ∵P=R U 2,∴P′='2R U =P/4. 答案：B4.两只灯泡分别接在两个电路中，下列判断正确的是( )A.额定电压高的灯泡较亮B.额定功率大的灯泡较亮C.接在电压高的电路两端的那盏灯较亮D.在电路中实际功率大的灯较亮解析：灯泡的亮度要看灯泡的实际功率大小，因为P=RU 2，实际功率与灯泡两端的实际电压和灯泡电阻有关，所以额定电压或额定功率大的灯泡不一定亮，实际电压高的灯泡也不一定亮.答案：D5.图中虚线框内是一个未知电路，测得它的两端点a 、b 之间的电阻是R ，在a 、b 之间加上电压U ，测得流过这电路的电流为I ，则未知电路的电功率一定是( )A.I 2R B.R U 2C.UID.I 2R+UI 解析：因为虚线框中电路未知，所以不知电路是否为纯电阻电路，求电功率只能用公式P=UI. 答案：C6.一个标明“1 kΩ，10 W”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40 V 时，它消耗的实际功率为________.(设电阻阻值不随温度变化)解析：由P=I 2R 得I=0.1 A ；当电阻两端电压为40 V 时，它消耗的实际功率为P=R U 2=1.6 W. 答案：0.1 A 40 V 1.6 W我综合，我发展7.图中M 、N 接稳压电源，a 、b 间断开时，U ab =120 V ，a 、b 间接入“220 V ，100 W”的灯泡时，U ab =110 V.则此时电源输入M 、N 的电功率为( )A.25 WB.27.27 WC.102.27 WD.2.27 W解析：因为灯泡额定电压和额定功率为“220 V ，100 W”,所以由P=灯R U 2得R 灯=484 Ω 所以I′=U ab /R 灯=5/22 A所以P=U ab I′=27.27 W.答案：B8.一只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解析：因为电热Q=I 2Rt ，所以当电流I ，电阻R 都相等时，电热也相等；而消耗功率即为热功率P=I 2R ，所以消耗功率相等；电炉两端的电压U=IR ，但电动机两端的电压除了发热外还要工作，U=IR+U′，所以电炉两端电压小于电动机两端电压. 答案：ABC9.在电动机正常工作时，每秒钟内电流做功和每秒钟内转子线圈上产生的热量的关系，下列说法中正确的是( )A.电功等于电热B.电功等于电热的0.24倍C.电功等于电动机输出的机械功D.电热仅为电功的一部分解析：电动机正常工作时，电流做的功一方面转化成机械能，另一方面转化成热能，所以电热仅为电功的一部分.答案：D10.如图，将滑动变阻器A 、P 端接入电源两端，当A 、P 间电阻值为8 Ω时，A 、P 段电阻的功率为2 W.如果在电源电压降为原来的1/2时，A 、P 段电阻消耗功率仍为2 W,则A 、P 段的电阻值必须为____________ Ω.这时通过A 、P 段电阻的电流为____________A.解析：因为P=RU 2,所以U=4 V 若电压降为原来的1/2，则U′=2 V ，由P=RU 2得R′=2 Ω 这时通过A 、P 段的电流为I=U′/R′=2 A.答案：2 211.相同材料制成的导线A 和B 长度相同.导线A 的截面半径是B 的1/2，想让相等的电流通过两导线，则在相等的时间内分别通过A 和B 两导线横截面的电荷量之比为____________，电流对A 和B 两导线做功之比为____________，A 和B 两导线两端的电压之比为____________.解析：因为q=It ，所以当I 、t 均相等时，通过两导线横截面的电荷量之比为1∶1. 又W=UI=I 2R ，R=ρS l ，所以电流对两导线做功之比为4∶1； 又U=IR ，R=ρSl ，所以A 、B 两导线两端的电压之比为4∶1. 答案：1∶1 4∶1 4∶112.有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A ，若把它接入2 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.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)解析：电动机不转时，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能完全转化为热能，此时电动机也可看作纯电阻，则r=U/I=0.5 Ω.当加电压为2 V 、电流为1 A 时，电动机正常工作，由机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和热能之和.转化的热功率为P 热=I 2R=0.5 W. 总功率P 总=UI=2 W ，则输出功率P 出=P 总-P 热=1.5 W.如果正常工作时卡住转子,则电动机的发热功率为P=UI=2×1 W=2 W.答案：(1)1.5 W ；(2)2 W.。