陜西省藍(lán)田縣高中物理 第二章 恒定電流 第二章 恒定電流 2.5 焦耳定律教案 新人教版選修3-1.doc

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5 焦耳定律 教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 : 1．理解電功的概念，知道電功是指電場(chǎng)力對(duì)自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算． 2．理解電功率的概念和公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算． 3．知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系． 4．知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系，電功大于電熱． 過(guò)程與方法: 通過(guò)有關(guān)實(shí)例，讓學(xué)生理解電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程． 情感態(tài)度與價(jià)值觀: 通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)能量守恒定律的普遍性 學(xué)情分析 學(xué)生對(duì)電功和焦耳定律已經(jīng)有所了解,該節(jié)課設(shè)置在電路學(xué)習(xí)的完成之后,順理成章.學(xué)生接受也比較容易,主要是純電阻電路和非純電阻電路中電功率、熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)： 電功和電熱的計(jì)算 難點(diǎn)： 電流做功的表達(dá)式的推導(dǎo)，純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的區(qū)別 4教學(xué)過(guò)程 【導(dǎo)入】復(fù)習(xí)導(dǎo)入 問題：用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，生活中常用的用電器，其能量的轉(zhuǎn)化情況? 回答：電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能；電爐把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，就是電流做功的過(guò)程。即電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，遵循能量守恒，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加。 問題：用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程，就是電流做功的過(guò)程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關(guān)呢？ 【活動(dòng)】師生互動(dòng) 問題：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(shì)差，電路中就有電場(chǎng)存在，電路中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流I，在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?在這個(gè)過(guò)程中，電場(chǎng)力做了多少功？ 回答：在時(shí)間t內(nèi)，通過(guò)這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。 在這一過(guò)程中，電場(chǎng)力做的功W=qU=IUt 問題：電流做功實(shí)質(zhì)上是怎樣的？ 回答：電流做功的實(shí)質(zhì)是電路中電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷做功。 對(duì)于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢(shì)差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場(chǎng)力的功W＝qU，在導(dǎo)體中形成電流，且q＝It(在時(shí)間間隔t內(nèi)搬運(yùn)的電荷量為q，則通過(guò)導(dǎo)體截面電荷量為q，I＝q/t)，所以電場(chǎng)力做功W＝qU＝IUt。在這段電路中電場(chǎng)力所做的功，也就是通常所說(shuō)的電流所做的功，簡(jiǎn)稱電功。 問題：電功的定義式用語(yǔ)言如何表述？定義式？電功的單位有哪些？ 回答：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(shí)間t三者的乘積。 定義式：W=UIT，在國(guó)際單位制中，電功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J.電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號(hào)是kWh. 問題：1 kWh的物理意義是什么？1 kWh等于多少焦？ 回答：1 kWh表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。 1 kWh=1000 W3600 s=3.6106 J 【活動(dòng)】師生活動(dòng) 問題：在相同的時(shí)間里，電流通過(guò)不同用電器所做的功一般不同。在相同時(shí)間里，電流通過(guò)電力機(jī)車的電動(dòng)機(jī)所做的功要顯著大于通過(guò)電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，如何描述電流做功的快慢呢？ 回答：用電功率 問題：電功率的定義式用語(yǔ)言如何表述？定義式？單位？ 回答：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。 定義式：~(對(duì)任何電路都適用) 單位：瓦（W）、千瓦（kW） 說(shuō)明：利用P=計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。 利用P=IU計(jì)算時(shí)，若U是某一時(shí)刻的電壓，I是這一時(shí)刻的電流，則P=IU就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。 問題：燈泡接入電路中時(shí)，燈泡和電線中流過(guò)相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來(lái)。這是為什么？ 【講授】電熱和熱功率的講解 電熱:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 熱功率:單位時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 在純電阻電路中（白熾燈、電爐等），電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱。 純電阻用電器:電流通過(guò)用電器以發(fā)熱為目的如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡等 在非純電阻電路中，（如電動(dòng)機(jī)），電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但不可避免的一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。 非純電阻用電器:電流通過(guò)用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能力為目的,發(fā)熱不是目的,而是難以避免的熱能損失.例如電動(dòng)機(jī)、給蓄電池充電等 【講授】小結(jié) 小結(jié)： 圖表展示電功和電熱的區(qū)別與聯(lián)系。 【練習(xí)】課堂練習(xí) 課堂練習(xí)1：圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)未知電路，測(cè)得它的兩端點(diǎn)a，b之間的電阻是R，在a，b之間加上電壓U，測(cè)得流過(guò)這電路的電流為I，則未知電路的電功率一定是 ( ) A . I2R B .U2/R C. UI D.I2R+UI 課堂練習(xí)2：加在某臺(tái)電動(dòng)機(jī)上的電壓是U，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r，則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的熱功率為 ( ) A．P B．U2/r C．P2r/U2 D．P－P2r/U2 課堂練習(xí)3：為了使電爐消耗的電功率減小到原來(lái)的一半，可以采用的措施是（ ） A.使電流減半 B.電壓減半 C.使電爐的電阻減半 D.使電壓和電爐的電阻各減一半。 例:如圖所示，有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，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(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？ （2）輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？ （3）在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？ （4）電動(dòng)機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少？ 【教案】作業(yè) 布置作業(yè)： 課本P55，問題與練習(xí)全部