人教版高中物理选修焦耳定律

“焦耳定律”教材中两个公式推导的修正浙江省玉环县教育局教研室郑青岳在人教版高中物理选修3-1第二章第5节“焦耳定律”教材中，有关于电功公式和焦耳定律表达式的推导，由于这两个推导过程存在着一些缺陷，学生理解起来较为困难。

本文对这两个推导过程进行简单的剖析，并提出两个公式推导教学的修正意见。

1．关于电功公式W=IUt的推导关于电功公式的推导，教材这样写道：所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加。

图1（原书图2.5-1）表示很小一段电路。

电荷在做从左向右的定向移动，它们从这段电路的左端移到右端所用的时图1间记为t。

根据第一节的分析，在这段时间内通过学习这段电路的电荷总量为q=It如果这段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W=qU。

把q=It代入，得W=IUt对上述推导过程，学生学习时会产生许多疑惑，如（1）为什么推导电功公式时，所取的是“很小一段电路”？（2）针对“很小一段电路”推出的结果能适用实际（并非很小）的电路吗？（3）在以前的学习中，我们知道公式q=It中的q是指时间t内通过“某一横截面”的电荷量，为什么这里却是指通过“这段电路”的电荷量？（4）公式q=It中的时间t（即在某个横截面观察的时间）为什么刚好取作电荷从左端移到右端所需要的时间呢？（5）在时间t内，该段电路的电场力不但对进入其内的电荷做功，而且也对原来在其内所有自由电荷都做功。

对所有这些电荷所做的总功为什么刚才等于W=qU呢？以上这些疑惑，作为教师想弄个清楚也比较困难。

教师即使弄明白了，也很难对学生进行解析。

其实，作为推导电功的公式，完全没有取“很小一段电路”的要求。

作为教学，应当以最为清晰的思路和用最通俗易懂的语言，引导学生进行有逻辑严谨的推导。

鉴于此，我们对焦耳定律的推导方法作了如下的修正：图1表示一段电路。

焦耳定律是高二物理人教版选修3-1第二章第五节的内容，是电学中重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中的地位举足轻重。

在初中电学中，学生已经接触了影响电热的因素，这为过渡到本节起到了铺垫作用，本节内容是从电功、电功率，热功、热功率和焦耳定律出发，从电场力做功和能量转化这个更高的视角来理解焦耳定律，本节知识紧密联系生活实际，如利用电流热效应制造家用电器，如电烙铁，电烤箱等。

短路时，电源释放的能量全部在内电路中转化成为内能，可能造成电源损坏甚至引起火灾，所以，这不仅是物理知识的传授，更是体现了“物理来源于生活，应用于生活”的本质。

人教版选修3《焦耳定律》说课稿一、教学背景人教版选修3《焦耳定律》是高中物理课程中的一部分，主要介绍了焦耳定律的概念、公式及应用。

通过学习本节内容，学生将深入了解热量与功的关系，并学会运用焦耳定律进行实际问题的求解。

二、教学目标1.知识目标：•了解焦耳定律的基本概念；•掌握焦耳定律的公式和计算方法；•理解焦耳定律在实际问题中的应用。

2.能力目标：•运用焦耳定律解决实际问题；•培养学生的实验观察能力。

3.情感目标：•培养学生的观察力和分析问题的能力；•培养学生的合作意识和团队合作精神。

三、教学重点和难点1.教学重点：•理解焦耳定律的概念和公式；•掌握焦耳定律的应用方法。

2.教学难点：•运用焦耳定律解决实际问题；•提高学生的实验观察能力。

四、教学过程1. 导入新知识为了激发学生的兴趣，我将在导入环节引入一个生活实例。

火锅中的电磁炉：同学们是否注意到，在烹调食物的过程中，电磁炉会放出大量的热量。

那么，这些热量是从哪里来的呢？我们是否可以用物理知识解释这一现象呢？通过与学生的互动交流，激发学生对焦耳定律的兴趣。

2. 焦耳定律的定义在导入环节的基础上，我将引入焦耳定律的定义。

焦耳定律是热力学的基本定律之一，它描述了电阻中电流通过时，电能转化为热能的关系。

简单来说，当电流通过一个电阻时，电能会转化为热能，并产生热量。

3. 焦耳定律的公式及计算方法在理解焦耳定律的基本概念后，我将引入焦耳定律的公式及计算方法。

根据焦耳定律，当电流I通过电阻R时，电阻内部会产生热量Q，且热量与电流强度和电阻的关系可以用公式Q = I^2 * R * t来表示。

其中，I为电流强度，R为电阻的电阻值，t为通过电阻的时间。

计算示例：假设一个电热水壶的电阻为20欧姆，电流通过电阻的时间为10秒，请计算电热水壶在这段时间内产生的热量。

解答步骤： 1. 根据公式，将电流强度I设为2安培。

2. 将电阻R设为20欧姆。

3. 将通过电阻的时间t设为10秒。

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5节焦耳定律1.电功是指电流通过一段电路所做的功，实质是静电力在这段电路中所做的功，其表达式为W ＝UIt 。

2．电功率是指单位时间内电流所做的功，表达式为P ＝Wt。

3．焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路。

4．非纯电阻电路中，由于产热不可避免，所以非纯电阻电路的效率不可能达到100%。

一、电功和电功率 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 和通电时间t 三者的乘积。

(2)公式：W ＝IUt 。

(3)国际单位：焦，符号为J 。

(4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。

即电功是电能转化为其他形式的能的量度。

2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。

(2)公式：P ＝W t＝IU 。

(3)单位：瓦，符号：W 。

(4)意义：表示电流做功的快慢。

二、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．表达式：Q ＝I 2Rt 。

3．热功率(1)定义：单位时间内的发热量。

(2)公式：P 热＝Q t＝I 2R ，单位：瓦特(W)。

(3)意义：表示电流发热快慢的物理量。

1．自主思考——判一判(1)电功与电能的单位相同，电功就是电能。

(×) (2)电功率越大，电功越大。

(×) (3)1千瓦时＝3.6×106J 。

(√)(4)非纯电阻电路中，电热的表达式是Q ＝I 2Rt 。

(√) (5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。

(×)(6)根据I ＝U R 可导出P ＝U 2R，该公式用于任何用电器。

(×)2．合作探究——议一议(1)用电器额定功率越大，接在电路中电流做的功越多，这样说法对吗？提示：不对。

电流做功一方面与实际功率有关，另一方面还与通电时间有关，只有实际功率与时间乘积大时，电流做功才多。