陜西省藍田縣高中物理 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 教學目標 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，能進行有關的計算． 2．理解電功率的概念和公式，能進行有關的計算． 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化關系，電功大于電熱． 過程與方法: 通過有關實例，讓學生理解電流做功的過程就是電能轉化為其他形式能的過程． 情感態(tài)度與價值觀: 通過學習進一步體會能量守恒定律的普遍性 學情分析 學生對電功和焦耳定律已經有所了解,該節(jié)課設置在電路學習的完成之后,順理成章.學生接受也比較容易,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，純電阻電路和非純電阻電路在能量轉化過程中的區(qū)別 4教學過程 【導入】復習導入 問題：用電器通電后，可以將電能轉化成其他形式的能量，生活中常用的用電器，其能量的轉化情況? 回答：電燈把電能轉化為內能和光能；電爐把電能轉化為內能；電動機把電能轉化為機械能；電解槽把電能轉化為化學能。用電器把電能轉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化為其他形式能的過程，在轉化過程中，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。 問題：用電器把電能轉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呢？ 【活動】師生互動 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內通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?在這個過程中，電場力做了多少功？ 回答：在時間t內，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。 在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt 問題：電流做功實質上是怎樣的？ 回答：電流做功的實質是電路中電場力對定向移動的電荷做功。 對于一段導體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功W＝qU，在導體中形成電流，且q＝It(在時間間隔t內搬運的電荷量為q，則通過導體截面電荷量為q，I＝q/t)，所以電場力做功W＝qU＝IUt。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。 問題：電功的定義式用語言如何表述？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和通電時間t三者的乘積。 定義式：W=UIT，在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是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】師生活動 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？單位？ 回答：單位時間內電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。 定義式：~(對任何電路都適用) 單位：瓦（W）、千瓦（kW） 說明：利用P=計算出的功率是時間t內的平均功率。 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。 問題：燈泡接入電路中時，燈泡和電線中流過相同的電流，燈泡和電線都要發(fā)熱，可是實際上燈泡熱得發(fā)光，電線的發(fā)熱卻覺察不出來。這是為什么？ 【講授】電熱和熱功率的講解 電熱:電流通過導體產生的熱量 熱功率:單位時間內電流通過導體產生的熱量 在純電阻電路中（白熾燈、電爐等），電能全部轉化為熱能，電功等于電熱。 純電阻用電器:電流通過用電器以發(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，（如電動機），電能大部分轉化為機械能，但不可避免的一小部分轉化為熱能。 非純電阻用電器:電流通過用電器是以轉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.例如電動機、給蓄電池充電等 【講授】小結 小結： 圖表展示電功和電熱的區(qū)別與聯(lián)系。 【練習】課堂練習 課堂練習1：圖中虛線框內是一個未知電路，測得它的兩端點a，b之間的電阻是R，在a，b之間加上電壓U，測得流過這電路的電流為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2：加在某臺電動機上的電壓是U，電動機消耗的電功率為P，電動機線圈的電阻為r，則電動機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3：為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半，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機，內阻r=0.6Ω,R=10Ω,U=160 V,電壓表的讀數(shù)為110 V，求： （1）通過電動機的電流是多少？ （2）輸入到電動機的電功率是多少？ （3）在電動機中發(fā)熱的功率是多少？ （4）電動機工作1 h所產生的熱量是多少？ 【教案】作業(yè) 布置作業(yè)： 課本P55，問題與練習全部