人教版高中物理選修3-1教案：第二章 第5節(jié) 焦耳定律

1、第二章 恒定電流第五節(jié)焦耳定律（一）【課前準備】【課型】新授課 【課時】2課時【教學(xué)三維目標(biāo)】（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(guān)的計算2理解電功率的概念和公式，能進行有關(guān)的計算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（二）過程與方法通過有關(guān)實例，讓學(xué)生理解電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程（三）情感態(tài)度與價值觀通過學(xué)習(xí)進一步體會能量守恒定律的普遍性【教學(xué)重點難點】重點：電功和電熱的計算難點：電流做功的表達式的推導(dǎo)，純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別【教學(xué)方法】

2、理論、類比、探究、討論、分析 【教學(xué)過程】【復(fù)習(xí)引入】【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；電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能；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程，就是電流做功的過程。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，在轉(zhuǎn)化過程中，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。K【問題】用電器把電能轉(zhuǎn)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(guān)呢？ 5 焦耳定律一、電功和電功率【展示】【問題】如圖所示

3、，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?【回答】在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It?！締栴}】這相當(dāng)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，【問題】電場力做了多少功？【回答】在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt【問題】電流做功實質(zhì)上是怎樣的？【回答】電流做功的實質(zhì)是電路中電場力對定向移動的電荷做功。【過渡】對于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功WqU，在導(dǎo)體中形成電流，且qI

4、t(在時間間隔t內(nèi)搬運的電荷量為q，則通過導(dǎo)體截面電荷量為q，Iq/t)，所以電場力做功WqUIUt。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?！締栴}】電功的定義式用語言如何表述？定義式？【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和通電時間t三者的乘積。定義式：W=UIT【問題】電功的單位有哪些？【回答】（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.【問題】1 kW·h的物理意義是什么？1 kW·h等于多少焦？【回答】1 kW·

5、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。【問題】在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。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(fēng)扇的電動機所做的功。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言如何表述？定義式？【回答】單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。定義式：

6、 PIU(對任何電路都適用)【問題】電功率的單位有哪些？【回答】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?！締栴}】在力學(xué)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？【回答】利用P=計算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。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?！締栴}】為什么課本沒提這一點呢？【點撥】這一章研究的是恒定電流，用電器的構(gòu)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

7、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。 【展示】【講解】額定功率和實際功率額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。實際功率：用電器在實際電壓下的功率。實際功率P實IU，U、I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。【說明】最后應(yīng)強調(diào)：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達式對任何電壓、電流不隨時間變化的電路都適用。再者，這里WIUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。【課時小結(jié)】這節(jié)課從知識上來說，主要學(xué)習(xí)了電功、電功率公式，其中電功率律是主要內(nèi)容。在研究問題時，我們主要運用了能量轉(zhuǎn)化和守恒的方法。能量轉(zhuǎn)化和守恒的方法是研究物理問題的一種重要方法，貫穿在物理知識學(xué)習(xí)的全過程中?！静贾米鳂I(yè)】課本P55，問題與練習(xí)1 ,3【板書設(shè)計】5焦耳定律一電功和電功率1電功W定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。公式：WIUt。單位：焦耳，簡稱：焦，符號J。2電功率P(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功。公式：PIU單