高中物理：2.5《焦耳定律》教案（新人教版选修3-1）

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1、第五节、焦耳定律科目物理年级高一作者时间年 月 日课题第五节、焦耳定律教学目标知识能力品德一知识与技能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Q=I2RtP=I2R、Q=U2t/RP=U2/R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。4能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。二过程与方法通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。 三情感态度与价值观通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。教材分析重点难点重点：区别并掌握电功和电热的计算。难点：主要在学生对电

2、路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比拟困难。时序教学操作过程设计一复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用 。 提出问题，引入新课1通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？做功，而且做正功2电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能机械能，如电动机。电能内能，如电热器。电能化学能，如电解槽。本节课将重点研究电路中的能量问题。二新课讲解-第五节、焦耳定律1电功和电功率1电功定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。实质：是能量守恒定律在电路

3、中的表达。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。在第一章里我们学过电场力对电荷的功，假设电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，那么电场力做功W=qUAB。对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，在时间间隔t内搬运的电量为q，那么通过导体截面电量为q，I=q/t，所以W=qU=IUt。这就是

4、电路中电场力做功即电功的表达式。表达式：W = Iut 【说明】：表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。适用条件：I、U不随时间变化恒定电流。单位：焦耳J。1J=1VAs2电功率定义：单位时间内电流所做的功表达式：P=W/t=UI对任何电路都适用上式说明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。单位：为瓦特W。1W=1J/s额定功率和实际功率额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过

5、用电器的实际电流。电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I2Rt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。2焦耳定律电流热效应1焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式：Q=I2Rt 【说明】：对纯电阻电路只含白炽灯、电炉等电热器的电路中电流做功完全用于产生热，电能

6、转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt 2热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=I2R 【注意】和都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。对所有的电路都适用，而式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路含有电动机、电解槽的电路不适用。关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W ?Q。即W=Q+E其它 或P =P 热+ P其它、UI = I2R + P其它引导学生分析P56例题从能量转化和守恒入手如图再增补两个问题1电动机的效率。2假设由于某种原因电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？最后通过“思考与讨论以加深认识。注意，在非纯电阻电路中，欧姆定律已不适用。三小结：对本节内容做简要小结。并比拟UIt和I2Rt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一局部转化为电热，另一局部转化为其他形式的能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。四课后作业：1、复习课本内容2、完成问题与练习：作业2、4。教学后记