焦耳定律导学案文档.doc

2001----2012学年度第一学期物理高二导学案
第二章 恒定电流 5.焦耳定律

主备人：马爱利 备课组长： 教研组长：

【学习 目标】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=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=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。
【学习 重点 难点】重点：区别并掌握电功和电热的计算。
难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。
【指导和使用说明】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。
【学习 方法】阅读课本查阅资料，先自学完成基础部分，再合作探究完成其他学习任务。
【导学 过程】
情境导入：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，
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。
基础部分电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。
2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。
1．电功和电功率
（1）．电功
定义： 所谓电流做功，实质是： 用W表示。
（2）.定义式：在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=（ ）
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=（ ）（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=（ ）。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
表达式：W =（ ）这表示，
2.电功率
①定义：
②表达式： （对任何电路都适用）
上式表明：电流在一段电路上做功的功率P等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。
③单位：为瓦特（W）。1W=1J/s
④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用电器的实际电流。
3．焦耳定律——电流热效应
（1）焦耳定律
内容：
表达式：       
【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，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt
（2）热功率： 。即P=Q/t=
巩固与提高巩固新课：
1、复习课本内容
2、完成P55问题与练习：作业2、4，练习1、3、5。建议在对1的证明后，把相应的结论归入串、并联电路的规律中。
补充练习：某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m／s2）。（4Ω）

3. 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率66 W，问：
（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？
（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？
（3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？


.电能 自由电荷 静电力 电势能 2.电 内

解答 （1）因为P入=IU
所以I= A=0.3 A
（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率
P内=I2R=0.32×20 W=1.8 W
电风扇正常工作时转化为机械能的功率
P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W
电风扇正常工作时的效率
η=×100%=97.3%
(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻，通过电风扇的电流
I= A=11 A
电动机消耗的电功率
P=IU=11×220 W=2420 W
电动机发热功率
P内=I2R=112×20 W=2420 W