人教版高中物理选修3-1 2.5焦耳定律 (共18张PPT)

如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑 运行时要用微型风扇及时散热等等。
延伸迁移：
有两根金属电阻丝，电阻分别为5Ω和15Ω， 将它们串联后接在一个电源两端，它们的电 压 之比为__1_:_3_，在相同的时间内产生的热量之比 为__1_:_3__；
如果将它们并联同一电源两极间，通过它们的电 流之比为_3_:_1_，在相等的 时间内产生的热量之 比为3_:_1__.
再好的种子，不播种下去，也结不出丰硕的果实 到用时方恨少，事非经过不知难。竹笋虽然柔嫩 它不怕重压，敢于奋斗、敢于冒尖。少壮不努力 大徒伤悲。天行健，君子以自强不息不向前走， 路远；不努力学习，不明白真理。用习惯和智慧 奇迹，用理想和信心换取动力天才在于积累，聪 于勤奋。奋斗之路越曲折，心灵越纯洁。人必须 耐心，特别是要有信心。努力向上的开拓，才使 的竹鞭化作了笔直的毛竹。不要让追求之舟停泊 想的港湾，而扬起奋斗的风帆，驶向现实生活的 习惯决定成绩，细节决定命运。良好的习惯是成 保证。逆境是磨练人的最高学府。生命力顽强的 从不对瘠土唱诅咒的歌。一个能思考的人，才真 个力量无边的人。耕耘者的汗水是哺育种子成长
第六章 第3节
焦耳定律
教学目标
• 知道电流的热效应 • 知道焦耳定律，会用焦耳定律进行计算 • 能用焦耳定律解释简单的现象
一、电流的热效应
电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫 做电流的热效应。
生活中，所见的电热器，就是利用电流的热效 应制成的。
例1
D
二、电流的热效应跟哪些因素有关
电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热 得发红，而导线却几乎不发热?
总结
• 电流通过导体产生的热量多少与电流的大 小、导体电阻大小、通电时间长短有关。
焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 流产生的热量与电流、电阻和通电 时间的关系。

答案： (1)1 200 W (2)100 W (3)1 100 W
人教版高中物理选修31课 件 25 焦耳定律(共18张
PPT)
学习目标
1 理解并掌握电功、电功率的概念与计算
2 掌握焦耳定律，学会计算导体的电热与热 动率
3 认识纯电阻和非纯电阻电路的特点
这些用电器有什么共同点？
用电器是用电来工作的器具，它们的共同特点是要消耗电能， 靠电流做功来工作。 Zxxk
电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式能量的过程。
探讨几个用电器的能量转化情况
A 电流流过电炉、电熨斗 →电能转化为热能。
B 电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能
C 电流流过电风扇、电动机、电吹风
→电能转化为机械能和热能
一、电功和电功率
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 为：
q=It
在这个过程中电场力做的功为：
W=qU 将q 代入得：W=UIt
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
1．（1）电功定义：在一段电路中电 场力所做的功，也就是通常所说的电 流所做的功，简称为电功．
非纯电阻电路：W Q W=UIt Q I 2Rt
例1. 如图所示，有一提升重物用的直流 电动机，内阻RM＝0.6 Ω，R＝10 Ω，U ＝160 V，电压表的读数为110 V．则： (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)电动机工作1 h所产生的热量是多少？
例2. 一台电动机内阻为1 Ω，接到120 V的电源上．当电

1、电流通过导体时，导体要发热，在此过程中产生的 热量如何计算？电流产生的热量用焦耳定律来计算
2、焦耳定律的内容是什么？怎样表示？
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。 用公式表示为：Q=I2Rt
焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．
◆由部分电路欧姆定律可知： Q I 2Rt UIt U 2 t R
q
q
q
多少功？
电场力做的功:W=qU
◆在上面所述的导体中是否存在电流？电流强度是
多少？ 存在，电流强度为：I=q/t
◆若用电流和电压来表示电流所做的功可表示成什么？
电场力做的功:W=qU=UIt 这就是电路中电场力做功即电功的表达式.
评
1．电功：在一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，简称为电功．
例2.把一根长为L的电炉丝接到220V的电路中用它来烧 沸一壶水，需时间t秒钟，若将此电炉丝均匀的拉长， 使半径减小为原来的一半，而后再剪掉长为L的一段， 再将余下的电炉丝接到同样的电路中，仍用 它烧沸一 壶同样的水，则需时间 １２t 秒.
解析：由电阻定律可知，此电阻丝阻值变为原来的12 倍，在电压不变的情况下，功率变为原来的1/12，烧 沸同一壶水，需要电功相同，则时间变为原来的12倍， 故，答案为12t.
W=Q =UIt=I2Rt=U2/Rt P电=P热=UI=I2R=U2/R
（1）纯电阻电路——只含有纯电阻的电路，如电炉、 白炽灯等，像演示中电动机不转时的电路.
W电
Q热
电流做的功全部转化为内能W电= Q内 即 P电= P热
下一页
非纯电阻电路中，电能不但有一部分转化为内能还有 一部分转化为其他形式的能量。所以电功不等于电热。

2
U （4）对纯电阻元件而言： P P I （5）对非纯电阻元件而言：P总

总
P热
热
P其他
UI
UI I
2
2R
P R 其他
R
U
2
R

I
2
R
（6）对纯电阻元件而言： I U U IR
（7）对非纯电阻元件而言：U
R

IR

I

U
R
举例：实际电动机
U
UM
UR
引言：在现代社会里，人们离不开电 。各种各样的用电器减轻了人们的劳 动强度、提高了人们的生活质量。我 们在享受电给我们带来方便的同时， 也应思考——电能是如何转化为其他 形式能的呢？电能在转化过程中应遵 从怎样的规律呢？……这些便是本次 课我们必须要搞清楚的问题。
§5、焦耳定律
引言：闭合电路中，自由电荷在电场力的作用下 定向移动形成了电流，该过程中电场力对电荷做 的功就是电功。那么，电功如何计算？电流做功 的快慢与哪些因素有关呢？这是我们必须先要搞 清楚的问题。
I 中产生的电热。 Q 2 Rt 既适用于纯电阻电路， I 也适用于非纯电阻电路。
I （4）对交流电而言，公式 Q 2 Rt 中的 I 为交
流电的有效值。
六、单位时间内发热的功率叫做热功率．热功率即电能转化为
内能的功率，P热

Q t

I
2
R
（1） P UI与 P I 2 R 中的“P P ”的含义不同， UI
C、若U S U N，则PS PN。
引言：电流通过电阻器会使电阻器发热， 电能转化为内能；电流通过电动机会使电 动机转动，电能转化为机械能……电功、 电热及转化得到的其他形式能如何计算呢 ？它们之间有什么关系呢？

同学用这个公式计算了它所消耗的电功率。根 据这个功率表达式的推导过程，你能说明这位 同学错在那里吗？
当堂检测
对计算任何用电器的电功率都适
用的公式是（ C D ）
Ａ． P = I 2R
Ｂ． P = U 2 R
Ｃ． P = UI Ｄ． P = W
t
当堂检测
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
当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A， 这时电动机正常工作，则吸尘器的机械功率是多少？
解: R = U = 0.3 Ω = 1Ω I 0.3
P电 = UI = 1.6W
P热 = I 2 R = 0.64W P机 = P电- P热 = 0.96W
课
电功 W= UIt 电功率 P=UI
堂
当电动车遇到八达岭…… 没辙了！ 歇菜了！ 烧掉了!
为什么呢？
旧知识：能量守恒定律。能量是如何转化的？
旧知识：功你是能能量做转怎化样的量的度分。类？
能量转化的过程中是什么力在做功？ 旧知识：能量守恒定律。能量是如何转化的？
自主学习 电场力对自由电荷做的功
W=qU 又 q=It
W=UIt
在一段电路中电场力所做的功,也就 是通常说的电流所做的功,简称电功.
合作探究 电动机中的电功与电热
为什么呢 ？
从能量转化的角度思考： 卡住与正常运转有什么区别
纯电阻电路 （I=U/R）电能W
W=UIt
内能Q
Q=I2Rt
电功等于电热
卡住
焦耳定律
电热
非纯电根阻据电这一路关: 系，你能得M出I和U、R有什么关系？运转
（I＜U/R） 电能W

目标检测:
2、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
4.5A
48.4Ω
3.两个电阻分别标有“1A,4W”和“2A,1W”字样, 则它们的电阻之比是( )
A.2∶1 B.16∶1 C.4∶1 D.1∶16 答案:B
解析 :由公式P

I2 R , 有R
P=Fvsin30°=Gvsin30°=mgvsin30°=60kg×10N/k
同时乘载的最多人数：
n= △P = 3000W
P
120W
=25（人） 故答案为：1900W；25．
随堂验收 1.以下说法中,正确的是( ) A.电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的
过程 B.电能转化为机械能的过程是能量转移的过程 C.电池使灯泡发光是化学能转化为电能､电能的一部
U、I对应同一段电路（用电器、用电区域）
2、电功率
1）定义： 单位时间内电流所做的功
P=W/t=UI
2）单位： W kw
3）物理意义：量度1s内，电能的减少值； 4）注意：公式适用于一切电路；
U、I对应同一段电路（用电器、用电区域）
3、焦耳定律
1）实验定律内容：
Q=I2Rt
2）理论推导：
t时间内，R上消耗电能 全部转变为热能 时，
热功率：
>
P热=I2R
一切电路的热功率
计算
例题：一台电动机，线圈电阻是0.4Ω， 当电动机两端加220V电压时，通过电动机 的电流是50A。这台电动机每分钟做多少 机械功？
补充：用该电动机匀速提升重20000N的货物， 货物上升的速度多大？
1、额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8Ω ， 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？发动机输出功率多大？

周六，小明的爸爸出门前嘱咐 他好好写作业，不要看电视。 爸爸回来时看到他在认真写作 业，电视机也没打开，很高兴。 可之后就发现，小明刚看过电 视。
小明的爸爸是根据什么判定的呢？
焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电 焦耳
展示小组
评价小组
第一组 第三组
第二组 第四组
第五组 在自由展示区自 由展示(10分/条, 注明组别)
第六组
评 价 他 人 共 同 提 高
第七组
评价要求：评价同学先打分，说明扣分 原因，补充展示中的不足，并对展示内 容质疑。
对本节知识 你还有什么有价 值的问题或者独 到的见解请提出 来我们一同分享 吧！
要求： ⑴在原题的基础上，适当改变条件得到新题。 题目类型：计算题或选择题。 ⑵编题人注明本人所在小组序号。 ⑶字体要工整，内容要规范。 ⑷题目命好后组长负责先在组内交流，然后每组向教师推 荐1~2道题，由命题人展示。其他小组人员解答，根据解 答情况给小组打分。
[巩固练习] 2．在上题(例2)中若将排气扇接上220V电压后，扇叶被 卡住，不能转动，求其电动机消耗的电功率及发热的功率．
流产生的热量与电流、电阻和通电
时间的关系。
课程标准
考纲要求
仔细阅读教材53-54页，认真思考，
看谁最先理解并最先解决以上问题。 也可以利用手中资料完善自探结果。 （3min）
要求： 1.根据自探情况,就个人自探所得
在小组内互讲互学,重点解决质疑点, 达成共识. 2.小组长认真负责,简要整理,全力 扶助组内同学解决疑问点,确保小组 内各成员都高度参与。

• 4．物理意义
• 表示电流做功的__快__慢_____。
• 5．用电器的额定功率和实际功率
• (1)额定功率：用电器长期正常工作时最的大__功_率_______， 也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消 耗的电功率。
• (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。
由P＝UR2和已知条件可知，RA<RB。 对于A电路，由于RA<RB，所以UB>110V，B灯被烧毁， 两灯不能正常发光。 对于B电路，由于RB>RA，A灯又并联变阻器，并联电阻 要小于RB，所以UB>U并，B灯烧毁。
• 对 以于 可能C电U路A＝，UBB＝灯1与10变V，阻两器灯并可联以电正阻常可发能光等。于RA，所 • 比 －较 IB)C×、1D1两0，个而电D路电，路由中于变C阻电器路功中率变为阻(器IA＋功I率B)为×(1I1A0，
非纯电阻电路 W＝IUt Q＝I2Rt P＝UI P＝I2R
• [特别提醒]不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，
计算电功时都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI， 热量都可以用Q＝I2Rt，热功率都可以用P＝I2R，若
用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路。
• (福建师大附中2014～2015学年高二上学期期末)如
如 当图 开所 关S示断，开电时阻，R电1＝流20表Ω的，示电数动是机I绕1＝线0.电5A阻，R当2＝开10关ΩS，
合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电
流表的示数I和电路消耗的电功率P应是( )
• A．I＝1.5A B．I<1.5A
• C．P＝15W
D．P<15W

3、单位：焦(J) 千瓦时(kW· h).
1kW· h＝3.6×106J
二、电功率
1、定义：单位时间内电流所做的功.
表示电流做功的快慢．
2、公式:
P =W/t=IU
电功率普适公式
电流在一段电路上做功的功率P等于 电流I与这段电路两端的电压U的乘积．
3、单位：瓦(W) 千瓦(kW)．
1kW＝103W
W Q W其它
课堂小结
作业布置
• 课本P55练习
1．纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为 目的如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯 泡等 电能全部转化为热能,电功等于电热
U2 2 W UIt t I Rt Q R
2．非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化 为热能以外的形式的能力为目的,发热不是目的, 而是难以避免的热能损失.例如电动机、电解槽、 给蓄电池充电等 电能一部分转化为热能,一部分转化为其它能 电功大于电热
第二章第5节
鹤山一中
第二章第5节
一、电功
1、定义：电场力(或电流)所做的功.
问题：一段电路两端的电压为U,通过的电 流为I,则在时间t内，电场力做功为多少？
一、电功
1、定义：电场力(或电流)所做的功.
2、公式:
W=IUt 电功普适公式
电流在一段电路中所做的功W等于这 段电路中的电流 I 、电路两端的电压U、 通电时间 t 三者的乘积．
白炽灯、电饭煲是如何利用电能的呢？
问题：一段电路两端通过的电流为I, 则在时间t内，这段电路发出的热量Q 为多少？
三、焦耳定律
1、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的
二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成 正比。
2、公式: 3、热功率

q U 分析：利用W＝qU可求出电压U1，再由I＝ t ＝ R 可以求出U2，然 后利用W＝qU求W2. 解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则 W1＝q1U1 即8＝2U1 ∴U1＝4 V 设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则 q2 U2 q1 U1 I2＝ t ＝ R ，又I1＝ t ＝ R q2 4 解得U2＝q U1＝2×4 V＝8 V， 1 W2＝q2U2＝4×8 J＝32 J.
变式迁移 2．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是( B ) A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q＝I2Rt D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用Q＝UIt＝W＝I2Rt
知能演练
基础巩固 D ( 1．对于连入电路的不同灯泡而言，亮度大的灯泡是 A．通过的电流大的灯泡 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 )
2．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V,40 W”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 W B．接在110 V的电路上时的功率为10 W C．接在440 V的电路上时的功率为160 W D．接在220 V的电路上时的功率为40 W
U2 0 解析：先求出R，R＝ P U2 U2· P P实＝ R ＝ U2 . 0
答案：D
变式迁移 1．下列关于电功的说法中，错误的是( D ) A．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程 C．电流做功消耗的能量，由电源来供给 D．电功就是电能
二、焦耳定律和热功率 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比， 跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比． (2)表达式：Q＝I2Rt. (3) 适用范围： Q ＝ I2Rt 是电热的定义式，可求任何电路中电 流I通过电阻R时产生的热量(电热)． (4)焦耳定律的微观解释 电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金 属正离子碰撞．由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获 得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热振动加 剧，于是通电导体的内能增加，温度升高． (5)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．