浙江省台州市高中物理第二章恒定电流2.5焦耳定律(2)学案选修3-1教案

中学高二年级物理学科导学案课题名称：2.5 焦耳定律学习目标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重点焦耳定律难点电功和电热之间的联系和区别自主学习1、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，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。

（2）公式：W=qU=.在纯电阻电路中还可写成：W==。

（3）国际单位：〔符号J〕常用的单位还有：千瓦时〔kW·h〕,亦成为度，1kW·h=J 。

2、电功率（1）定义：内电流所做的功叫做电功率。

（2）公式：P=W/t=,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==。

（3）单位：〔符号W〕。

（4）额定功率：用电器在时的功率称为额定功率。

3、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。

（2）公式：Q=，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定律，凡是计算电热，都应选用焦耳定律。

4、电热功率（1）定义：内电流通过导体产生的热量叫做电热功率。

（2）公式：P= ，在纯电阻电路中还可以写成：P== 。

1.电流做功的多少等于转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对的力在做功，电荷的减小，其他形式的能在增加；公式：W=，P=。

2.电流通过用电器时把能全部转化为能，这样的电路叫做纯电阻电路。

同步导学1.电功和电功率〔1〕电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能〔电场能、机械能、化学能或内能等〕的量度。

〔2〕W= qU =UIt 是电功的普适式，P= UI 是电功率的普适式，适用于任何电路。

2.焦耳定律和热功率〔1〕电热那么是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.〔2〕Q =I 2Rt 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R 时在t 时间内产生的热量〔电热〕；P =I 2R 是热功率的计算式，3.电功和电热〔1〕在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。

第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流〔1课时〕一、教学目标〔一〕知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

〔二〕过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

〔三〕情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

三、重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

四、教学过程〔一〕先对本章的知识体系及意图作简要的概述〔二〕新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。

1-1 说明该装置只能产生瞬间电流〔从电势差入手〕[问题]如何使电路中有持续电流？〔让学生回答—电源〕类比：〔把电源的作用与抽水机进行类比〕如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，假设在A、B之间用一细管连起来，那么水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。

A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢?让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

〔从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置〕2．导线中的电场：结合课本图2。

1-4分析导线中的电场的分布情况。

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。

电功和电功率 焦耳定律【教学结构】一、电功电功、电功率、电热是本章书的重要概念，也是学生学习的难点，教学过程中必须给以足够的重视。

1.复习电场力做功：W=U q ，U 为电场中两点间电势差，在电路中即为导体两端电压，q 为电量，电路中为流过导体截面电量。

2.电功：电流做的功简称电功。

导体两端加上电压，导体内建立电场，在电场力作用下自由电子定向移动，形成电流，电场力做功，又说成电流做功。

W=UI t ，电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。

3.电流做功，把电能转化为其它形式的能(1)电流通过纯电阻（电灯，电炉子等）电路做功，把电能转化为内能。

(2)电流通过电解液做功，把电能转化为化学能。

(3)电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能。

二、电功率1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率，用p 表示电功率则 p t W =UI ，p 的单位：瓦特W ，U ：伏特V I ：安培A 。

2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢，亦为单位时间电流做的功。

灯越亮电功率越大。

3.额定电压：用电器安全正常工作的最大电压。

日常照明灯泡额定电均为220V ，机床上用的灯泡额定电压为36V 。

额定功率：用电器安全正常工作的最大功率。

照明灯泡上标有220V 60W ，60W 即为额定电功率。

额定电功率是根据用电器自身结构而决定的。

4.注意区别额定功率和实际功率。

实验：把“220V 30W ”和“220V 100W ”的灯泡并联在220V 电路上和串联后接入220V 电路上，观察灯泡发光情况，并接在220V 电路上时，两个灯的电压都是额定电压，电功率均为额定功率，100W 的灯比30W 的灯亮很多，串联后接在220V 电路上，观察到的现象是两个灯都不如并联时亮，且30W 灯比100W 灯亮，由此可知：①两个灯的电功率都不是额定功率，都小于额定功率，应称为实际消耗功率，②额定功率大的灯实际消耗功率不一定大，应由灯两端实际电压和流过灯的实际电流决定。

教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-12.5焦耳定律（一）内容及解析1、内容：本节主要复习电功和电功率的基本知识。

2、解析：这一节概念初中学过，讲述的重点内容是电功和电功率的计算，讨论实际问题。

会计算简单的非纯电阻电路问题，要加强对这一节的练习熟练应用公式。

（二）目标及其解析1.知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程.2.知道电功、电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算.3.了解额定电压、额定功率、实际功率的意义.4.知道电功率、热功率的联系和区别，会处理简单的非纯电阻电路问题思考题 1. 在力学中讲功率时，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？思考题2.灯泡在电路中实际消耗的功率一定等于额定功率吗？解析：电流做功是电能转化为其他形式的能，在纯电阻电路中电功等于电热公式可以变化使用，在非纯电阻电路中电功、电功率和电热必须用定义式进行计算。

（三）教学问题诊断分析1、学生在学习知识过程中，初中知识没有学好或遗忘，在实际进行电路计算时容易出现问题。

2、纯电阻电路与非纯电阻电路容易混淆，造成解题的错误3、公式变化不熟练容易出错。

（四）、教学支持条件分析为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对初中电路进行复习，对公式变化规律也要复习。

（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习前节内容→本节学习要点→纯电阻电路与非纯电阻电路→公式变化→练习、小结2、教学情景问题1电功是什么？电功的单位有哪些？设计意图：复习电功的基本知识问题2电功率的定义式是什么？它的单位有哪些？设计意图：复习电功率的基本知识。

问题3什么叫热功率？设计意图：知道电热的计算和单位问题4怎样区分纯电阻电路与非纯电阻电路？设计意图：会判断纯电阻电路与非纯电阻电路，例题1.两个绕线电阻分别标有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”，则它们的额定电流之比为（C ）【变式】课本141页第（2）题.例题2.在电动机正常工作时，每秒钟内电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是（D ）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【变式】课本141页第（3）题.设计意图：电功公式应用，非纯电阻电路的计算。

第二章恒定电流全章教学内容分析本章介绍电路的基本概念和规律，在物理学发展史上，从静电到电流(动电)有一个辩证的发展过程，从内容上来说，本章和上一章有着必然的内在联系。

首先，电路中的电压概念就是静电学中的电势差，导体中的电场也是在静电场基础上引入的电流场(动态的恒定电场)，而自由电荷在导体中的定向移动，则简化为带电粒子在电场力作用下的定向移动。

其次，无论电场还是电路，都共同遵守能量守恒这一物理学的基本规律。

从电源、电动势、部分电路的电功和电热，到闭合电路欧姆定律、电源的总功率、输出功率和内电路消耗的功率，都是能量守恒的具体体现。

本章是电学实验的核心，教材提供了大量的探究性学习素材，为学生的自主学习和理解科学探究的基本方法创造了条件。

本章设计了四个学生分组实验，即“测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)”“描绘小电珠的伏安特性曲线”“测定电源的电动势和内阻”和“练习使用多用电表”，除此以外，还设计了若干演示实验及课内外做一做、设计与探究、调查与分析等内容，供课堂内外灵活使用。

课标要求1．内容标准(1)观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。

(2)初步了解多用电表的原理。

通过实际操作学会使用多用电表。

例1：以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。

例2：以多用电表为测量工具，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。

(3)通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。

(4)知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。

(5)测量电源的电动势和内阻。

(6)知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活和生产中的应用。

例3：观察常见电热器的结构，知道其使用要点。

(7)通过实验观察门电路的基本作用。

初步了解逻辑电路的基本原理及其在自动控制中的应用。

(8)初步了解集成电路的作用。

关注我国集成电路等元器件研究的发展情况。

2．活动建议(1)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的IU特性曲线，对比它们导电性能的特点。

2.5焦耳定律合作探究: 电功和电热有何异同1 . 纯电阻电路:电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。

在纯电阻电路中，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内能，电功等于电热，即 .同理 .2 .非纯电阻电路:电流通过用电器时把 能全部转化为 的能和 能，这样的电路叫做非纯电阻电路。

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形式的能为目的，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，一大部分转化为其他形式的能E 其他（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电热Q =I 2R t （电枢的电阻生热）.这里W =UIt 不再等于Q =I 2Rt ，应该是W =E 其他＋Q分析两种电路并填下表：【总结规律】:电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功等于电热， ；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W >Q ，这时电功只能用 计算，电热只能用 计算，两式不能通用。

【思考】纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件，例如：电阻、电炉丝、白炽灯除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器，例如：电动机、电解槽电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律RUI =不遵循欧姆定律由2UIt I Rt W =+其它 知IR U > 能量转化形式电流做功全部转化为内能（全部用来发热）电流做功转化为内能和其他形式的能可应用的公式 Q W =即UIt= = 其他W Q W +=即W = +其他W消耗的电功率分别为P D、P1、P2，它们之间的大小关系为( )一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内【层次一】1 min 产生的热量为它与电热丝的电阻R2串联后接到)。

教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主备人：赵兴泉学科长审查签名：2.5焦耳定律（一）内容及解析1、内容：本节主要复习电功和电功率的基本知识。

2、解析：这一节概念初中学过，讲述的重点内容是电功和电功率的计算，讨论实际问题。

会计算简单的非纯电阻电路问题，要加强对这一节的练习熟练应用公式。

（二）目标及其解析1.知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程.2.知道电功、电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算.3.了解额定电压、额定功率、实际功率的意义.4.知道电功率、热功率的联系和区别，会处理简单的非纯电阻电路问题思考题 1. 在力学中讲功率时，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？思考题2.灯泡在电路中实际消耗的功率一定等于额定功率吗？解析：电流做功是电能转化为其他形式的能，在纯电阻电路中电功等于电热公式可以变化使用，在非纯电阻电路中电功、电功率和电热必须用定义式进行计算。

（三）教学问题诊断分析1、学生在学习知识过程中，初中知识没有学好或遗忘，在实际进行电路计算时容易出现问题。

2、纯电阻电路与非纯电阻电路容易混淆，造成解题的错误3、公式变化不熟练容易出错。

（四）、教学支持条件分析为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对初中电路进行复习，对公式变化规律也要复习。

（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习前节内容→本节学习要点→纯电阻电路与非纯电阻电路→公式变化→练习、小结2、教学情景问题1电功是什么？电功的单位有哪些？设计意图：复习电功的基本知识问题2电功率的定义式是什么？它的单位有哪些？设计意图：复习电功率的基本知识。

问题3什么叫热功率？设计意图：知道电热的计算和单位问题4怎样区分纯电阻电路与非纯电阻电路？设计意图：会判断纯电阻电路与非纯电阻电路，例题1.两个绕线电阻分别标有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”，则它们的额定电流之比为（C ）【变式】课本141页第（2）题.例题2.在电动机正常工作时，每秒钟内电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是（D ）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【变式】课本141页第（3）题.设计意图：电功公式应用，非纯电阻电路的计算。

第二章恒定电流2.4 焦耳定律【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2（2R）、2（2）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。

3.电功率电流做的功叫电功率。

用表示电功率，表达式为。

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。

6.热功率的发热量通常称为热功率，表达式为。

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＝I2B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2C．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝I2D．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝【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 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】、某一用直流电动机提升重物的装置如图1所示，重物质量50，电源提供恒定电压110V，不计各处摩擦，当电动机以0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度5A。

2. 5 焦耳定律学案课前预习学案一、预习目标初步了解焦耳定律，并能进行有关计算二、预习内容1.电流做功的多少等于转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对的力在做功，电荷的减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。

2.电流通过用电器时把能全部转化为能，这样的电路叫做纯电阻电路。

三、提出疑惑课内探究学案一、学习目标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、学习过程1.电功和电功率（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。

（2）W= qU=UIt是电功的普适式，P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。

2.焦耳定律和热功率（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.（2）Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，3.电功和电热（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，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内能，电功等于电热，即W =UIt =I 2Rt =t R U 2.同理P =UI =I 2R =R U 2. （2）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形式的能为目的，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，一大部分转化为其他形式的能（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电热Q =I 2R t （电枢的电阻生热）.这里W =UIt 不再等于Q =I 2Rt ，应该是W =E 其他＋Q .（3）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=UIt =I 2R t =t R U 2；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W >Q ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。

能的过程
通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性
区别并掌握电功和电热的计算
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。

教学内容及教学程序设计
要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。

，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔
，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。

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。

W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出
Q=W=I2Rt。

这里有一个错误，可让学生思考并找
例题（从能量转化和守恒入手）如图
）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。