物理選修3-1人教新課標(biāo)2.5焦耳定律學(xué)案

1、課題2.5焦耳定律課型新授課學(xué)習(xí)目標(biāo)1理解電流熱效應(yīng)的本質(zhì)2掌握焦耳定律，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算3理解電功和電熱的關(guān)系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱重點(diǎn)區(qū)別并掌握電功和電熱的計(jì)算難點(diǎn)電功和電熱之間的聯(lián)系和區(qū)別及為什么在非純電阻電路中UIR教與導(dǎo)學(xué) 案?jìng)渥⑻岢鰡?wèn)題教師點(diǎn)撥，指導(dǎo)教師總結(jié)小結(jié)學(xué)生練習(xí)學(xué)習(xí)小結(jié)作業(yè)推導(dǎo)電流做功及功率的表達(dá)式問(wèn)題：1、電流的定義式是什么？ 2.、電場(chǎng)力做功的定義式是什么？（一）、電功（1）、定義：（2）、表達(dá)式：物理意義：適用條件：（3）、單位（及符號(hào)）：【注意】功是能量轉(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少而轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減

2、少，這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵。（二）、推導(dǎo)電功率的表達(dá)式（1）、定義： （2）、表達(dá)式： （3）、單位（及符號(hào)）：（4）、額定功率和實(shí)際功率額定功率：實(shí)際功率：思考：在力學(xué)中我們講功率時(shí)有平均功率和瞬時(shí)功率之分，電功率有無(wú)平均功率和瞬時(shí)功率之分呢？探究一很多同學(xué)認(rèn)為，W=IUt，又由歐姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，電流做這么多功，放出熱量Q=W=I2Rt。這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？（三）、焦耳定律電流熱效應(yīng)英國(guó)物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律。1、焦耳定律（1）、內(nèi)容：（2）、表達(dá)式： 【說(shuō)明】：對(duì)純電阻電路（只含白熾燈、電爐等電熱器的電路）中電流做功完全用于產(chǎn)生熱，電

3、能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故電功W等于電熱Q；這時(shí)W= Q=UIt=I2Rt2、熱功率：?jiǎn)栴}：什么電路中W= Q？什么電路中WQ探究二：在純電阻電路中，電功和電熱，電功率和熱功率之間有什么樣的關(guān)系？在非純電阻電路中，電功和電熱，電功率和熱功率之間又是什么樣的關(guān)系探究三分析P54例題（從能量轉(zhuǎn)化和守恒入手）再增補(bǔ)兩個(gè)問(wèn)題（1）電動(dòng)機(jī)的效率。（2）若由于某種原因電動(dòng)機(jī)被卡住，這時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率為多少？練習(xí)：1.一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 ，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問(wèn)：（1）電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？（2）電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率

4、是多少？（3）如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？【課堂檢測(cè)】1.一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)所加電壓為U，電流為 I，線(xiàn)圈內(nèi)阻為 R，當(dāng)它工作時(shí)，下述說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 （ ）A電動(dòng)機(jī)的輸出功率為U2RB電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為I2RC電動(dòng)機(jī)的輸出功率為IU-I2RD電動(dòng)機(jī)的功率可寫(xiě)作IU=I2R=U2/R2.一只電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻相同，都為R，設(shè)通過(guò)它們的電流相同(電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn))，則在相同時(shí)間內(nèi)()A.電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量相同B.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率C.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓D.電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等

5、3.下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中正確的是（ ）A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多B適用于任何電路，而只適用于純電阻的電路C在不是純電阻的電路中，D焦耳熱適用于任何電路學(xué)生進(jìn)行分析與探討，可通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考并推導(dǎo)出公式小組討論，培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的思維能力。通過(guò)學(xué)生回答，發(fā)表見(jiàn)解，培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力。自學(xué)后分析解決問(wèn)題學(xué)生分析回答焦耳定律強(qiáng)化訓(xùn)練1. 已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動(dòng)變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個(gè)電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個(gè)電路？（

6、）BL1 L2 L1 L2 L1 L2 L1R R R L2R B A. D C 2、 把6個(gè)相同的小燈泡接成圖甲、乙兩種形式，調(diào)節(jié)變阻器R1和R2使燈泡都能正常發(fā)光，這時(shí)R1和R2消耗的電功率分別為P1和P2，則P1和P2的大小關(guān)系為 B；A、 B、 C、 D、3一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，在220V的額定電壓下工作，通過(guò)的電流是50A，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為lkw。則電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的阻值為_(kāi)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為_(kāi)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為_(kāi)160.4，11kw,10kw,4一輛電動(dòng)車(chē)的蓄電池充滿(mǎn)電后可向電動(dòng)機(jī)提供E0=4.5106J的能量，已知電動(dòng)車(chē)和人的總質(zhì)量M=100kg，行駛時(shí)所受阻力f為電動(dòng)車(chē)和人總質(zhì)量的0.0

7、5倍（g=10m/s2)（1）若這輛電動(dòng)車(chē)的電動(dòng)機(jī)效率為=70%，則這輛電動(dòng)車(chē)充滿(mǎn)一次電能行駛的最大距離是多少？（2）若電動(dòng)車(chē)蓄電池的電動(dòng)勢(shì)E=24V，工作時(shí)電流強(qiáng)度I=20A，設(shè)電動(dòng)車(chē)電路中的總電阻為R時(shí)，蓄電池工作時(shí)有30%的能量在R上轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，求R的大小4. （1）63km（2）0.365.某用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，如圖所 示，重物質(zhì)量m=50千克，電源電動(dòng)勢(shì)E=110伏，不計(jì)電源內(nèi)阻及各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=0.90米/秒的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流強(qiáng)度I=5安，求電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻r(4)6、 某商場(chǎng)安裝了一臺(tái)傾角為30的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以

8、0.4m/s的恒定速率向斜上方移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為4.9W，不載人時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)中的電流為A，若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速率和不載人時(shí)相同，則這臺(tái)自動(dòng)扶梯可同時(shí)乘載的最多人數(shù)為（設(shè)人的平均質(zhì)量為60，10m/s）25人7、 1996年清華大學(xué)和香港大學(xué)的學(xué)生合作研制了一輛太陽(yáng)能汽車(chē).車(chē)上電池的太陽(yáng)能接收板的面積是8m,它正對(duì)太陽(yáng)時(shí)電池能夠產(chǎn)生120V電壓,并對(duì)車(chē)上電動(dòng)機(jī)提供10A的電流.電動(dòng)機(jī)的直流電阻為4,而太陽(yáng)光照射到地面時(shí)單位面積上的國(guó)徽功率為1.010W/m. 該車(chē)的太陽(yáng)能電池的效率是多少?電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少? 若太陽(yáng)輻射的總功率為3.910W,且太陽(yáng)光在穿過(guò)太空及地球

9、大氣層到達(dá)地面的途中有28%的能量損耗,請(qǐng)根據(jù)這些資料計(jì)算太陽(yáng)到地球的距離. 8、一輛電動(dòng)自行車(chē)的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)車(chē)型26電動(dòng)自行車(chē)額定輸出功率120w整車(chē)質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載量120kg額定電流3.5A質(zhì)量為M=70kg的人騎此電動(dòng)自行車(chē)沿平直公路行駛，所受阻力Ff恒為車(chē)和人總重力的0.02倍。g取10m/s2，求：此車(chē)電機(jī)的內(nèi)阻和正常工作時(shí)的效率。僅在電機(jī)正常工作時(shí)，人騎車(chē)行駛的最大速度。r=1.6v=6m/sUBLPA 10、如圖所示，在該電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P正好位于變阻器的中點(diǎn)時(shí)，燈泡L恰好正常發(fā)光。已知變阻器兩端A、B間所加電壓U30V，L是標(biāo)有“10V 10W”的燈泡，則變阻器的最大阻值為多少，此時(shí)電路消耗電能的總功率為多少？（20、60 W）7、分析與解答 8太陽(yáng)能電池接收太陽(yáng)能的功率Pl.OlOWm88.O10W，轉(zhuǎn)化成電能的電功率PIU10120W二1200W 轉(zhuǎn)化效率P/P=1200/（8.010）=15%電動(dòng)機(jī)上的熱功率 P熱IR ， 輸入的電功率PI