人教版高中物理选修3-1第2章第5节焦耳定律

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。

教学活动（一）引入新课教师：下面这些用电器，在工作原理方面，有什么共同特点？学生：利用电流的热效应初中我们从实验角度，学习了焦耳定律，今天我们从能量守恒的角度进行推导。

（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=qU（2）电流的定义式I=tq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。

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。

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=UIt教师：电功的定义式用语言如何表述？学生：电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I学生活动观察、思考、回答回忆、推导记忆、理解和通电时间t三者的乘积。

说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J。

教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。

例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。

电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。

（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）［说明］电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。

焦耳定律教学设计教学目标：一、知识与技能：1、知道电流具有热效应2、知道焦耳定律内容3、知道电热的利用与防止二、过程与方法：通过探究，知道电流的热效应与哪些因素有关三、情感、态度与价值观1、通过学习电热的利用和危害，学会辩证的看待问题；2、通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识教学重点：通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关教学难点：通过实验探究电流的热效应与哪些因素有关教学用具及多媒体应用：焦耳定律演示器（J2371）及自制教具教学方法：实验法、演示法、讲授法、对比法教学组织与活动按步骤进行演示实验，得出实验结论得出焦耳定律的内容并引导学生进行应用对知识点进行深入讲解，加深理解知道电热的利用与防止关系：b、探究电阻和时间相同，电热与电流的关系：R1=R2=R3=10C、探究电阻和电流相同，电热与通电时间的关系：教师巡回指导学生演示，引导学生们观察现象、得出实根据实验器材，思考、归纳得出观察实验现象并记录，总结实验结论（在电流、通电时间相同的巩固练习，强化提高验结论5、引导:实验得出的结论只是定性的分析，那么具体这些物理量之间有没有定量的关系？焦耳定律内容：电流通过导体产生的电流与电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。

用公式表示是，以及指导各符号表示的物理意义及单位6、介绍焦耳的生平，让学生们感受到：任何一个科学规律的得情况下，电阻越大，产生的热量越多；在通电时间一定、电阻相同的情况下，通过电流大时，产生的热量多）【例题】：某一电热器电阻丝的电阻是2欧，当1安的电流通过时，1分钟产生的热量是多少焦？解：Q= I2Rt=1A2 ×2Ω×60S =120J出都要付出艰辛的劳动7、电热的利用与危害8、课堂小结9、当堂练习学生辩论赛学生总结学生讲解习题板书设计：焦耳定律1、电流的热效应：电流通过导体时电能转化为热能2、探究电热与那些因素有关（控制变量法）3、焦耳定律：4、知道电热的利用与防止活动版块：用于学生做演示，以及计算题规范步骤的演示教学反思：1、实验中要以更加容易理解的语言引导学生观察实验现象；2、注意实验评估，以便提高实验效果；3、课上要着重进行计算，掌握焦耳定律；4、以辩论的形势让学生知道了电热的利用和防止，提高了课堂气氛，效果很好。