高中物理歐姆定律教案

高二物理焦耳定律教案。

古人云，工欲善其事，必先利其器。教師在教學前就要準備好教案，做好充分的準備。教案可以讓講的知識能夠輕松被學生吸收，幫助教師有計劃有步驟有質量的完成教學任務。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？下面是由小編為大家整理的“高二物理焦耳定律教案”，供您參考，希望能夠幫助到大家。

延伸閱讀

2.5焦耳定律

高中物理課堂教學教案

2.5焦耳定律

年月日

課題

§2.5焦耳定律

課型

新授課

教學目標

（一）知識與技能

1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。2、理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。（二）過程與方法

通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學生的分析、推理能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過電能與其他形式能量的轉化和守恒，進一步滲透辯證唯物主義觀點的教育。

教學重點、難點

重點

電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。難點電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

教學方法

等效法、類比法、比較法、實驗法教學手段

燈泡（36V，18W）、電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、電鍵、導線若干、投影儀、投影片、玩具小電機

教學活動（一）引入新課

教師：用電器通電后，可以將電能轉化成其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉化情況。學生：（1）電燈把電能轉化成內(nèi)能和光能；（2）電爐把電能轉化成內(nèi)能；（3）電動機把電能轉化成機械能；（4）電解槽把電能轉化成化學能。教師：用電器把電能轉化成其他形式能的過程，就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢？本節(jié)課我們學習關于電功和電功率的知識。（二）進行新課

1、電功和電功率

教師：請同學們思考下列問題（1）電場力的功的定義式是什么?（2）電流的定義式是什么?學生：（1）電場力的功的定義式W=qU（2）電流的定義式I=教師：投影教材圖2.5-1（如圖所示）如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?學生：在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。教師：這相當于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功？學生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。電功：（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.（2）定義式：W=UIT教師：電功的定義式用語言如何表述？學生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時間t三者的乘積。教師：請同學們說出電功的單位有哪些？學生：（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.（2）電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kW·h.教師：1kW·h的物理意義是什么？1kW·h等于多少焦？學生：1kW·h表示功率為1kW的用電器正常工作1h所消耗的電能。1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J說明：使用電功的定義式計算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。教師：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時間里，電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。（1）定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。（2）定義式：P==IU（3）單位：瓦（W）、千瓦（kW）［說明］電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。教師：在力學中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢？學生分組討論。師生共同總結：（1）利用P=計算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。（2）利用P=IU計算時，若U是某一時刻的電壓，I是這一時刻的電流，則P=IU就是該時刻的瞬時功率。教師：為什么課本沒提這一點呢？學生討論，教師啟發(fā)、引導：這一章我們研究的是恒定電流，用電器的構造一定，通過的電流為恒定電流，則用電器兩端的電壓必是定值，所以U和I的乘積P不隨時間變化，也就是說瞬時功率與平均功率總是相等的，故沒有必要分什么平均功率和瞬時功率了。［說明］利用電功率的公式P=IU計算時，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。2、焦耳定律

教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉化為什么形式的能與電路中的電學元件有關。在純電阻元件中電能完全轉化成內(nèi)能，于是導體發(fā)熱。設在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。學生：求解產(chǎn)生的熱量Q。解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR在時間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。產(chǎn)生的熱量為

Q=I2Rt教師指出：這個關系最初是物理學家焦耳用實驗得到的，叫焦耳定律，同學們在初中已經(jīng)學過了。學生活動：總結熱功率的定義、定義式及單位。熱功率：（1）定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。（2）定義式：P熱==I2R（3）單位：瓦（W）［演示實驗］研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。（投影）實驗電路圖和實驗內(nèi)容：取一個玩具小電機，其內(nèi)阻R=1.0Ω，把它接在如圖所示的電路中。（1）先夾住電動機軸，閉合電鍵，電機不轉。調整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為0.50V，記下電流表的示數(shù)，算出小電機消耗的電功率和熱功率，并加以比較。（2）再松開夾子，使小電機轉動，調整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0V（此電壓為小電機的額定電壓），記下電流表的示數(shù)，算出小電機消耗的電功率和熱功率，并加以比較。［實驗結果］（1）電機不轉時，U=0.50V，I=0.50A，

P電=UI=0.50×0.50W=0.25W

P熱=I2R=0.502×1.0W=0.25W

P電=P熱（2）電機轉動時，U=2.0V，I=0.40A，

P電=UI=2.0×0.40W=0.80W

P熱=I2R=0.402×1.0W=0.16W

P電＞P熱學生：分組討論上述實驗結果，總結電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。師生共同活動：總結：（1）電功率與熱功率的區(qū)別電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。（2）電功率與熱功率的聯(lián)系若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電教師指出：上述實驗中，電機不轉時，小電機就相當于純電阻。若電路中有電動機或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉化為機械能或化學能，只有一少部分轉化為內(nèi)能，這時電功率大于熱功率，即P電＞P熱。教師指出：上述實驗中，電機轉動時，電機消耗的電功率，其中有一部分轉化為機械能，有一部分轉化為內(nèi)能，故P電＞P熱。（投影）教材56頁

教師引導學生完成對例題的分析、求解。（三）課堂總結、點評

教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內(nèi)容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結能力。教師要放開，讓學生自己總結所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。（四）實例探究

☆求兩點間的電勢差

【例1】不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220V，40W”的燈泡，下列說法正確的是A.接在110V的電路上時的功率為20WB.接在110V的電路上時的功率為10WC.接在440V的電路上時的功率為160WD.接在220V的電路上時的功率為40W解析：正確選項為BD。（法一）由得燈泡的電阻Ω＝1210Ω∴電壓為110V時，W=10W電壓為440V時，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0.（法二）由?？芍猂一定時，P∝U2，∴當U=110V=，P=P額/4=10W說明：燈泡是我們常用的用電器，解題時一般不考慮溫度對其電阻的影響。用電器的標稱值，指其額定值，即用電器在正常工作時的電壓、功率以及電流值，由P額=U額·I額可知，P、U、I有同時達到、同時超過、同時不滿足的特點。【例2】一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉軸使其不能轉動，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A。松開轉軸，在線圈兩端加電壓為2V時，電流為0.8A，電動機正常工作。求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少?電動機的機械功率是多少?解析：電動機不轉動時，其消耗的電功全部轉化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻：電動機轉動時，消耗的電能轉化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6W電動機的機械功率P機=P入-I12r=1.6-0.82×1W=0.96W說明：在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應用能量守恒定律。①電熱Q=I2Rt。②電動機消耗的電能也就是電流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E為其他形式的能，這里是機械能；④對電動機來說，輸入的功率P入=IU；發(fā)熱的功率P熱=I2R；輸出的功率，即機械功率P機=P入-P熱=UI-I2R?！纠?】潮汐發(fā)電是利用漲落潮的水位差來工作的，潮差越大，海水流量越大，發(fā)電功率也越大。我國潮汐能的可供開發(fā)的總裝機量為3.6×１０7kW。1980年8月，在浙江江廈建成第一座潮汐電站，裝機量為3×103kW，平均年發(fā)電量為1.7×107kW·h，其規(guī)模居世界第二位。（1）試根據(jù)上文中給出的數(shù)據(jù)，計算我國建造的江廈潮汐電站平均每天滿負荷工作幾小時?（2）設江廈潮汐電站漲潮和落潮時的平均潮差為6m，計算每次漲潮時流量是多大?（設潮汐電站的總能量轉換效率為50%）解析：（1）江廈潮汐電站功率為3×103kW，年發(fā)電量為1.07×１０7kW·h，由公式W=Pt可算出每天滿負荷工作的時間為s=9.8h（2）由文中給出數(shù)據(jù)及每天漲、落潮的次數(shù)可知，平均每次的發(fā)電量為J因為所以每次漲潮的平均流量為m3/次說明：本題涉及到潮汐這種自然現(xiàn)象，漲潮和落潮時均有水流的機械能轉化為電能?！纠?】如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160V，電壓表的讀數(shù)為110V，求（1）通過電動機的電流是多少？（2）輸入到電動機的電功率是多少？（3）在電動機中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動機工作1h所產(chǎn)生的熱量是多少？解析：（1）設電動機兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則

U1=110V，U2=U-U1=（160-110）V=50V通過電動機的電流為I，則I==A=5A（2）輸入到電功機的電功率P電，P電=U1I=110×5W=550W（3）在電動機中發(fā)熱的功率P熱，P熱=I2r=52×0.6W=15W（4）電動機工作1h所產(chǎn)生的熱量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600J=54000J說明：電動機是非線性元件，歐姆定律對電動機不適用了，所以計算通過電動機的電流時，不能用電動機兩端的電壓除以電動機的內(nèi)阻。通過計算發(fā)現(xiàn)，電動機消耗的電功率遠大于電動機的熱功率。

學生活動

作業(yè)

書面完成P57“問題與練習”第4、5題；思考并回答其他小題。

板書設計

教學后記

2.5焦耳定律學案

2.5焦耳定律學案
課前預習學案
一、預習目標
初步了解焦耳定律，并能進行有關計算
二、預習內(nèi)容
1.電流做功的多少等于轉化為其他形式能的數(shù)量；所謂電流做功，實質上是導體中的恒定電場對的力在做功，電荷的減小，其他形式的能在增加；公式：W=，P=。
2.電流通過用電器時把能全部轉化為能，這樣的電路叫做純電阻電路。
三、提出疑惑

課內(nèi)探究學案
一、學習目標
1．理解電流熱效應的本質
2．掌握焦耳定律，并能進行有關計算
3．理解電功和電熱的關系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱
二、學習過程
1.電功和電功率
（1）電功是電流通過一段電路時，電能轉化為其他形式能（電場能、機械能、化學能或內(nèi)能等）的量度。
（2）W=qU=UIt是電功的普適式，P=UI是電功率的普適式，適用于任何電路。
2.焦耳定律和熱功率
（1）電熱則是電流通過導體時，電能轉化為內(nèi)能的量度.
（2）Q=I2Rt是電熱的計算式，可以計算任何電路中電流I通過電阻R時在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量（電熱）；P=I2R是熱功率的計算式，
3.電功和電熱
（1）在純電阻電路中：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。?這時電能全部轉化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.
（2）在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動機、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.?這時電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉化為其他形式的能（例如電流通過電動機，電動機轉動，電能轉化為機械能）；另一小部分不可避免地轉化為電熱Q=I2Rt（電樞的電阻生熱）.這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應該是W=E其他＋Q.?
（3）電功和電熱是兩個不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I2Rt=；在非純電阻電路中，電功大于電熱，WQ，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I2Rt計算，兩式不能通用。

例1一臺電風扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗功率66W，問：?
（1）電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？?
（2）電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少？轉化為內(nèi)能的功率是多少？電動機的效率是多少？?
（3）如果接上電源后，電風扇的風葉被卡住，不能轉動，這時通過電動機的電流，以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？?
三、反思總結

四、當堂檢測
1.用電器兩端電壓220V，這意味著()
A.1A電流通過用電器時，消耗的電能為220J
B.1C正電荷通過用電器時，產(chǎn)生220J的熱量
C.1A電流通過用電器時，電流的發(fā)熱功率為220W
D.1C正電荷從電勢高端移到電勢低端時，電場力做功220J
2.一燈泡標有“220V，100W”字樣將其接到110V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有()
A.燈泡的實際功率為50W
B.燈泡的實際功率為25W
C.通過燈泡的電流為額定電流的
D.通過燈泡的電流為額定電流的
3.下圖電路中，電燈L1、L2都標有“220V，100W”；電燈L3、L4都標有“220V，40W”．將A、B兩端接入電源，最暗的燈是()

A．L1B．L2C．L3D．L4
4.把兩個相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個電路里，調節(jié)滑動變阻器，使兩燈都正
常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為和，可以斷定()

A.〉B.〈C.=D.無法確定
5.輸電線總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶得到的功率為()
A.PB.C.D.
6.一個直流電動機所加電壓為U，電流為I，線圈內(nèi)阻為R，當它工作時，下述說法中錯誤的是（）
A．電動機的輸出功率為U2／R
B．電動機的發(fā)熱功率為I2R
C．電動機的輸出功率為IU-I2R
D．電動機的功率可寫作IU=I2R=U2/R
7.有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1A。求：
（1）電動機正常工作時的輸出功率；
（2）如在正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機在電路中轉子不轉動時為純電阻用電器）
8．某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？

9．微型吸塵器的直流電動機內(nèi)阻一定，當加上0.3Ｖ的電壓時，通過的電流為0.3A，此時電動機不轉，當加在電動機兩端的電壓為2.0Ｖ時，電流為0.８A，這時電動機正常工作，則吸塵器的效率為多少？?

課后練習與提高
1.關于電功，下列說法中正確的有()
A.電功的實質是電場力所做的功
B.電功是電能轉化為內(nèi)能
C.電場力做功使電能轉化成其他形式能量的量度
D.電流通過電動機時的電功率和熱功率相等
2.一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，若將這盞燈先接上一段很長的導線后，再接在同一電源上，在導線上損失的電功率是9W，那么此時電燈實際消耗的電功率將()
A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.條件不足，無法確定
3.A、B、C三個燈泡如圖所示的方式連接時，各自消耗的實際功率相同，則PA:PB:PC為()

A.1:1:1B.1:2:2C.2:1:1D.1:4:4
4.圖中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通電后（）
A．經(jīng)R1和R3的電流之比I1：I3=3：1
B．R1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1：U3=4：9
C．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2
D．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：2：1
5.兩個電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中．欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是（）
A．用一個阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián)
B．用一個阻值為6Ω的電阻與R2串聯(lián)
C．用一個阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián)
D．用一個阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián)
6.理發(fā)用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶動風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風將頭發(fā)吹干。設電動機線圈電阻為R1，它與電熱絲電阻值R2串聯(lián)后接到直流電源上，吹風機兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，則有（）
A．B．C．D．
7.一臺直流電動機線圈電阻r=1Ω，與一阻值R=10Ω的電阻串聯(lián)，當所加電壓U=150V，電動機正常工作時電壓表示數(shù)100V，求電動機消耗的功率及輸出的機械功率。
8.如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個限溫開關，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點（103℃）時會自動斷開；S2是一個自動溫控開關，當溫度低于60℃時會自動閉合，溫度高于80℃時會自動斷開，紅燈是加熱狀態(tài)時的指示燈，它在保溫狀態(tài)下是不亮的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈。限流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈的電阻不計。
（1）根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程（包括加熱和保溫的過程）。
（2）簡要回答，如果不閉合開關S1，電飯煲能將飯煮熟嗎？
（3）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。
9.一臺國產(chǎn)XQB30—13型全自動洗衣機說明書中所列的主要技術數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計算：?
額定電壓220Ｖ
額定頻率50Hz
額定洗衣、脫水功率360W
額定洗衣、脫水容量3kg
整機質量33kg
外形尺寸(長×寬×高)(5４2×550×９20)ｍｍ3
(1)這臺洗衣機在額定電壓下洗衣或脫水時，通過洗衣機的電流是多大??
(2)如洗衣、脫水的累計時間為40min，則洗衣機耗電多少??

2.5焦耳定律學案導學參考答案
(3)電風扇風葉被卡住后電動機不轉時可視為純電阻，通過電風扇的電流?
I=A=11A?
電動機消耗的電功率?
P=IU=11×220W=2420W?
電動機發(fā)熱功率?
P內(nèi)=I2R=112×20W=2420W?
預習內(nèi)容
1.電能自由電荷靜電力電勢能2.電內(nèi)
當堂檢測
1、D2、BC3、C4、C5、B6、AD
7、1.5W，8W
8、31W
9、60％.?
課后練習與提高
1、AC2、B3、D4、AC5、A6、AD
7、P=IUM=5×100=500WP熱=I2r=25WP機=P-P熱=500-25=475W
8、(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時把手動開關S1關閉，這時黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時，S2自動斷開，S1仍閉合待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時.開關S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于電飯堡散熱，待溫度下降至70℃時，S2自動閉合，電飯煲重新處于加熱狀態(tài)，待溫度上升到80℃時，又自動斷開，電飯煲再次處于保溫狀態(tài).(2)不能，因為如果不閉合S1，則只能將食物加熱至80℃.(3)設電飯煲處于加熱狀態(tài)時，功率為P1，

2.5《焦耳定律》學案

一名優(yōu)秀的教師在教學方面無論做什么事都有計劃和準備，作為高中教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學生能夠在教學期間跟著互動起來，減輕高中教師們在教學時的教學壓力。寫好一份優(yōu)質的高中教案要怎么做呢？以下是小編為大家收集的“2.5《焦耳定律》學案”但愿對您的學習工作帶來幫助。

2.5焦耳定律學案
課前預習學案
一、預習目標
初步了解焦耳定律，并能進行有關計算
二、預習內(nèi)容
1.電流做功的多少等于轉化為其他形式能的數(shù)量；所謂電流做功，實質上是導體中的恒定電場對的力在做功，電荷的減小，其他形式的能在增加；公式：W=，P=。
2.電流通過用電器時把能全部轉化為能，這樣的電路叫做純電阻電路。
三、提出疑惑

課內(nèi)探究學案
一、學習目標
1．理解電流熱效應的本質
2．掌握焦耳定律，并能進行有關計算
3．理解電功和電熱的關系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱
二、學習過程
1.電功和電功率
（1）電功是電流通過一段電路時，電能轉化為其他形式能（電場能、機械能、化學能或內(nèi)能等）的量度。
（2）W=qU=UIt是電功的普適式，P=UI是電功率的普適式，適用于任何電路。
2.焦耳定律和熱功率
（1）電熱則是電流通過導體時，電能轉化為內(nèi)能的量度.
（2）Q=I2Rt是電熱的計算式，可以計算任何電路中電流I通過電阻R時在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量（電熱）；P=I2R是熱功率的計算式，
3.電功和電熱
（1）在純電阻電路中：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。?這時電能全部轉化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.
（2）在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動機、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.?這時電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉化為其他形式的能（例如電流通過電動機，電動機轉動，電能轉化為機械能）；另一小部分不可避免地轉化為電熱Q=I2Rt（電樞的電阻生熱）.這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應該是W=E其他＋Q.?
（3）電功和電熱是兩個不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I2Rt=；在非純電阻電路中，電功大于電熱，WQ，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I2Rt計算，兩式不能通用。

例1一臺電風扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后，消耗功率66W，問：?
（1）電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？?
（2）電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少？轉化為內(nèi)能的功率是多少？電動機的效率是多少？?
（3）如果接上電源后，電風扇的風葉被卡住，不能轉動，這時通過電動機的電流，以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？?
三、反思總結

四、當堂檢測
1.用電器兩端電壓220V，這意味著()
A.1A電流通過用電器時，消耗的電能為220J
B.1C正電荷通過用電器時，產(chǎn)生220J的熱量
C.1A電流通過用電器時，電流的發(fā)熱功率為220W
D.1C正電荷從電勢高端移到電勢低端時，電場力做功220J
2.一燈泡標有“220V，100W”字樣將其接到110V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有()
A.燈泡的實際功率為50W
B.燈泡的實際功率為25W
C.通過燈泡的電流為額定電流的
D.通過燈泡的電流為額定電流的
3.下圖電路中，電燈L1、L2都標有“220V，100W”；電燈L3、L4都標有“220V，40W”．將A、B兩端接入電源，最暗的燈是()

A．L1B．L2C．L3D．L4
4.把兩個相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個電路里，調節(jié)滑動變阻器，使兩燈都正
常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為和，可以斷定()

A.〉B.〈C.=D.無法確定
5.輸電線總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶得到的功率為()
A.PB.C.D.
6.一個直流電動機所加電壓為U，電流為I，線圈內(nèi)阻為R，當它工作時，下述說法中錯誤的是（）
A．電動機的輸出功率為U2／R
B．電動機的發(fā)熱功率為I2R
C．電動機的輸出功率為IU-I2R
D．電動機的功率可寫作IU=I2R=U2/R
7.有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1A。求：
（1）電動機正常工作時的輸出功率；
（2）如在正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機在電路中轉子不轉動時為純電阻用電器）
8．某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？
9．微型吸塵器的直流電動機內(nèi)阻一定，當加上0.3Ｖ的電壓時，通過的電流為0.3A，此時電動機不轉，當加在電動機兩端的電壓為2.0Ｖ時，電流為0.８A，這時電動機正常工作，則吸塵器的效率為多少？?

課后練習與提高
1.關于電功，下列說法中正確的有()
A.電功的實質是電場力所做的功
B.電功是電能轉化為內(nèi)能
C.電場力做功使電能轉化成其他形式能量的量度
D.電流通過電動機時的電功率和熱功率相等
2.一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，若將這盞燈先接上一段很長的導線后，再接在同一電源上，在導線上損失的電功率是9W，那么此時電燈實際消耗的電功率將()
A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.條件不足，無法確定
3.A、B、C三個燈泡如圖所示的方式連接時，各自消耗的實際功率相同，則PA:PB:PC為()

A.1:1:1B.1:2:2C.2:1:1D.1:4:4
4.圖中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通電后（）
A．經(jīng)R1和R3的電流之比I1：I3=3：1
B．R1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1：U3=4：9
C．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2
D．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：2：1
5.兩個電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中．欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是（）
A．用一個阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián)
B．用一個阻值為6Ω的電阻與R2串聯(lián)
C．用一個阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián)
D．用一個阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián)
6.理發(fā)用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶動風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風將頭發(fā)吹干。設電動機線圈電阻為R1，它與電熱絲電阻值R2串聯(lián)后接到直流電源上，吹風機兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，則有（）
A．B．C．D．
7.一臺直流電動機線圈電阻r=1Ω，與一阻值R=10Ω的電阻串聯(lián)，當所加電壓U=150V，電動機正常工作時電壓表示數(shù)100V，求電動機消耗的功率及輸出的機械功率。
8.如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個限溫開關，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點（103℃）時會自動斷開；S2是一個自動溫控開關，當溫度低于60℃時會自動閉合，溫度高于80℃時會自動斷開，紅燈是加熱狀態(tài)時的指示燈，它在保溫狀態(tài)下是不亮的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈。限流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈的電阻不計。
（1）根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程（包括加熱和保溫的過程）。
（2）簡要回答，如果不閉合開關S1，電飯煲能將飯煮熟嗎？
（3）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。
9.一臺國產(chǎn)XQB30—13型全自動洗衣機說明書中所列的主要技術數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計算：?
額定電壓220Ｖ
額定頻率50Hz
額定洗衣、脫水功率360W
額定洗衣、脫水容量3kg
整機質量33kg
外形尺寸(長×寬×高)(5４2×550×９20)ｍｍ3
(1)這臺洗衣機在額定電壓下洗衣或脫水時，通過洗衣機的電流是多大??
(2)如洗衣、脫水的累計時間為40min，則洗衣機耗電多少??

2.5焦耳定律學案導學參考答案
(3)電風扇風葉被卡住后電動機不轉時可視為純電阻，通過電風扇的電流?
I=A=11A?
電動機消耗的電功率?
P=IU=11×220W=2420W?
電動機發(fā)熱功率?
P內(nèi)=I2R=112×20W=2420W?
預習內(nèi)容
1.電能自由電荷靜電力電勢能2.電內(nèi)
當堂檢測
1、D2、BC3、C4、C5、B6、AD
7、1.5W，8W
8、31W
9、60％.?
課后練習與提高
1、AC2、B3、D4、AC5、A6、AD
7、P=IUM=5×100=500WP熱=I2r=25WP機=P-P熱=500-25=475W
8、(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時把手動開關S1關閉，這時黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時，S2自動斷開，S1仍閉合待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時.開關S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于電飯堡散熱，待溫度下降至70℃時，S2自動閉合，電飯煲重新處于加熱狀態(tài)，待溫度上升到80℃時，又自動斷開，電飯煲再次處于保溫狀態(tài).(2)不能，因為如果不閉合S1，則只能將食物加熱至80℃.(3)設電飯煲處于加熱狀態(tài)時，功率為P1，

高三物理教案：《焦耳定律》教學設計

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電能和熱能轉換中的體現(xiàn)，本節(jié)在電學中是重要的概念之一。

二、教學目標

（一）知識與技能

1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進行有關的計算。

2、理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算。

3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

（二）過程與方法

通過推導電功的計算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學生的分析、推理能力。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過電能與其他形式能量的轉化和守恒，進一步滲透辯證唯物主義觀點的教育。

三、教學重點難點

【教學重點】電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。

【教學難點】電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

四、學情分析

學生學好這節(jié)知識是非常必要的， A.重點：理解電功和電功率和焦耳定律。B.難點：幫助學生認識電流做功和電流通過導體產(chǎn)生熱量之間的區(qū)別和聯(lián)系是本節(jié)的教學難點，防止學生亂套用公式。C.關鍵：本節(jié)的教學關鍵是做好通電導體放出的熱量與哪些因素有關的實驗。在得出了焦耳定律以后介紹焦耳定律公式及其在生活、生產(chǎn)上的應用

五、教學方法

等效法、類比法、比較法、實驗法

六、課前準備

燈泡（36 V，18 W）、電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、電鍵、導線若干、投影儀、投影片、玩具小電機

七、課時安排

八、教學過程

（一）預習檢查、總結疑惑

（二）情景引入、展示目標

教師：用電器通電后，可以將電能轉化成其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉化情況。

學生：（1）電燈把電能轉化成內(nèi)能和光能；

（2）電爐把電能轉化成內(nèi)能；

（3）電動機把電能轉化成機械能；

（4）電解槽把電能轉化成化學能。

教師：用電器把電能轉化成其他形式能的過程，就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢？本節(jié)課我們學習關于電功和電功率的知識。

（三）合作探究、精講點播

1、電功和電功率

教師：請同學們思考下列問題

（1）電場力的功的定義式是什么?

（2）電流的定義式是什么?

學生：（1）電場力的功的定義式W=qU

（2）電流的定義式I=

教師：投影教材圖2.5-1（如圖所示）

如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?

學生：在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。

教師：這相當于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功？

學生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt

教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。

電功：

（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.

（2）定義式：W=UIT

教師：電功的定義式用語言如何表述？

學生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時間t三者的乘積。

教師：請同學們說出電功的單位有哪些？

學生：（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.

（2）電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kW·h.

教師：1 kW·h的物理意義是什么？1 kW·h等于多少焦？

學生：1 kW·h表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。

1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J

說明：使用電功的定義式計算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。

教師：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時間里，

電流通過電力機車的電動機所做的功要顯著大于通過電風扇的電動機所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。

（1）定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。

（2）定義式：P==IU

（3）單位：瓦（W）、千瓦（kW）

［說明］電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。

教師：在力學中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢？

學生分組討論。

師生共同總結：

（1）利用P=計算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。

（2）利用P=IU計算時，若U是某一時刻的電壓，I是這一時刻的電流，則P=IU就是該時刻的瞬時功率。

教師：為什么課本沒提這一點呢？

學生討論，教師啟發(fā)、引導：

這一章我們研究的是恒定電流，用電器的構造一定，通過的電流為恒定電流，則用電器兩端的電壓必是定值，所以U和I的乘積P不隨時間變化，也就是說瞬時功率與平均功率總是相等的，故沒有必要分什么平均功率和瞬時功率了。

［說明］利用電功率的公式P=IU計算時，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。

2、焦耳定律

教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉化為什么形式的能與電路中的電學元件有關。在純電阻元件中電能完全轉化成內(nèi)能，于是導體發(fā)熱。

設在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。

學生：求解產(chǎn)生的熱量Q。

解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR

在時間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt

由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。

產(chǎn)生的熱量為

Q=I2Rt

教師指出：這個關系最初是物理學家焦耳用實驗得到的，叫焦耳定律，同學們在初中已經(jīng)學過了。

學生活動：總結熱功率的定義、定義式及單位。

熱功率：

（1）定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。

（2）定義式：P熱==I2R

（3）單位：瓦（W）

［演示實驗］研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

（投影）實驗電路圖和實驗內(nèi)容：

取一個玩具小電機，其內(nèi)阻R=1.0 Ω，把它接在如圖所示的電路中。

（1）先夾住電動機軸，閉合電鍵，電機不轉。調整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為0.50 V，記下電流表的示數(shù)，算出小電機消耗的電功率和熱功率，并加以比較。

（2）再松開夾子，使小電機轉動，調整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0 V（此電壓為小電機的額定電壓），記下電流表的示數(shù)，算出小電機消耗的電功率和熱功率，并加以比較。

師生共同活動：總結：

（1）電功率與熱功率的區(qū)別

電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。

熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。

（2）電功率與熱功率的聯(lián)系

若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電

教師指出：上述實驗中，電機不轉時，小電機就相當于純電阻。

若電路中有電動機或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉化為機械能或化學能，只有一少部分轉化為內(nèi)能，這時電功率大于熱功率，即P電＞P熱。

教師指出：上述實驗中，電機轉動時，電機消耗的電功率，其中有一部分轉化為機械能，有一部分轉化為內(nèi)能，故P電＞P熱。

教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內(nèi)容。

學生活動：認真總結概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結能力。

（四）反思總結、當堂檢測

（五）發(fā)導學案、布置作業(yè)

課后作業(yè)：P57 問題與練習2、3、4、5

九、板書設計

1、電功和電功率

（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.

（2）定義式：W=UIT

2、焦耳定律

（1）定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。

（2）定義式：P熱==I2R

（3）單位：瓦（W）

十、教學反思

教師要放開，讓學生自己總結所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

（四）實例探究

☆求兩點間的電勢差

【例1】不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220V，40W”的燈泡，下列說法正確的是

A.接在110 V的電路上時的功率為20 W

B.接在110 V的電路上時的功率為10 W

C.接在440 V的電路上時的功率為160W

D.接在220 V的電路上時的功率為40 W

解析：正確選項為BD。

（法一）由得燈泡的電阻Ω＝1210Ω

∴電壓為110V時， W=10 W

電壓為440V時，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0.

（法二）由。可知R一定時，P∝U2，

∴當U=110V=，P=P額/4=10 W

說明：燈泡是我們常用的用電器，解題時一般不考慮溫度對其電阻的影響。用電器的標稱值，指其額定值，即用電器在正常工作時的電壓、功率以及電流值，由P額=U額·I額可知，P、U、I有同時達到、同時超過、同時不滿足的特點。

【例2】一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉軸使其不能轉動，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A。松開轉軸，在線圈兩端加電壓為2 V時，電流為0.8 A，電動機正常工作。求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少?電動機的機械功率是多少?

解析：電動機不轉動時，其消耗的電功全部轉化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻：

電動機轉動時，消耗的電能轉化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為

P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6 W

電動機的機械功率

P機=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W

說明：在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應用能量守恒定律。①電熱Q=I2Rt。②電動機消耗的電能也就是電流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E為其他形式的能，這里是機械能；④對電動機來說，輸入的功率P入=IU；發(fā)熱的功率P熱=I2R；輸出的功率，即機械功率P機=P入-P熱=UI-I2R。

【例3】潮汐發(fā)電是利用漲落潮的水位差來工作的，潮差越大，海水流量越大，發(fā)電功率也越大。我國潮汐能的可供開發(fā)的總裝機量為3.6×１０7 kW。1980年8月，在浙江江廈建成第一座潮汐電站，裝機量為3×103 kW，平均年發(fā)電量為1.7×107 kW·h，其規(guī)模居世界第二位。

（1）試根據(jù)上文中給出的數(shù)據(jù)，計算我國建造的江廈潮汐電站平均每天滿負荷工作幾

小時?

（2）設江廈潮汐電站漲潮和落潮時的平均潮差為6 m，計算每次漲潮時流量是多大?（設潮汐電站的總能量轉換效率為50%）

解析：（1）江廈潮汐電站功率為3×103 kW，年發(fā)電量為1.07×１０7 kW·h，由公式W=Pt可算出每天滿負荷工作的時間為

s=9.8 h

（2）由文中給出數(shù)據(jù)及每天漲、落潮的次數(shù)可知，平均每次的發(fā)電量為

J

因為

所以每次漲潮的平均流量為

m3/次

說明：本題涉及到潮汐這種自然現(xiàn)象，漲潮和落潮時均有水流的機械能轉化為電能。

【例4】如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，電壓表的讀數(shù)為110 V，求

（1）通過電動機的電流是多少？

（2）輸入到電動機的電功率是多少？

（3）在電動機中發(fā)熱的功率是多少？

（4）電動機工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少？

解析：

（1）設電動機兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則

U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V

通過電動機的電流為I，則I== A=5 A

（2）輸入到電功機的電功率P電，P電=U1I=110×5 W=550 W

（3）在電動機中發(fā)熱的功率P熱，P熱=I2r=52×0.6 W=15 W

（4）電動機工作1 h所產(chǎn)生的熱量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J

說明：電動機是非線性元件，歐姆定律對電動機不適用了，所以計算通過電動機的電流時，不能用電動機兩端的電壓除以電動機的內(nèi)阻。

通過計算發(fā)現(xiàn)，電動機消耗的電功率遠大于電動機的熱功率。