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1、2022年人教版高中物理選修3-1 第2章 第5節(jié) 焦耳定律（教案）
【知識(shí)與技能】
1、理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實(shí)際功率和額定功率。
2、了解電功和電熱的關(guān)系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適應(yīng)條件。
3、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。
4、能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡(jiǎn)單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問(wèn)題。
【過(guò)程與方法】
1、通過(guò)有關(guān)實(shí)例，讓學(xué)生理解電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程。
【情感態(tài)度與價(jià)值觀】
1、通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)能量守恒定律的普遍性。
【教學(xué)過(guò)程】
2、
★重難點(diǎn)一、電功和電功率★
電功和電功率
1．電功
(1)定義：電流在一段電路中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(shí)間t三者的乘積．
(2)公式：W＝IUt.
(3)國(guó)際單位：焦，符號(hào)：J.
(4)實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力在做功．
(5)意義：電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程，電流做了多少功，表明就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能．即電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度．
2．電功率
(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功．
(2)公式：P＝＝IU.
(3)單位：瓦，符號(hào)：W.
(4)意義：表示電流做功的快慢．
(5)額定功率
3、和實(shí)際功率
①用電器正常工作時(shí)所消耗的功率叫做額定功率．當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓U額時(shí)，電流達(dá)到額定電流I額，電功率也達(dá)到額定功率P額，且P額＝U額I額．
②用電器的實(shí)際功率是用電器在實(shí)際工作時(shí)消耗的電功率．為了使用電器不被燒毀，要求實(shí)際功率不能大于其額定功率．
3、串、并聯(lián)電路中電功率的分析與計(jì)算
（1）串聯(lián)電路
功率關(guān)系
（2）并聯(lián)電路
功率關(guān)系
（3）結(jié)論
無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的功率之和。
【特別提醒】
1、串并聯(lián)電路中的功率關(guān)系
串聯(lián)電路
并聯(lián)電路
功率
分配
＝
＝
功率
關(guān)系
P＝P1＋P2＋…＋
4、Pn
P＝P1＋P2＋…＋Pn
2、“負(fù)載”、“負(fù)荷”與“電阻”的區(qū)別
“負(fù)載”或“負(fù)荷”是對(duì)用電器功率特征的一種習(xí)慣稱謂．通常說(shuō)“負(fù)載”或“負(fù)荷”大，是指用電器的功率大，并不是用電器的“電阻”大．在一般情況下，“負(fù)載”大的用電器電阻反而小，如“220 V 60 W”與“220 V 100 W”的兩個(gè)燈泡，后者功率較大，電阻卻較?。?
【典型例題】如圖所示電路中，三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值相同，它們?cè)试S消耗的最大功率分別為10 W、10 W、4 W，此電路中允許消耗的最大功率為( )
A．24 W B．16 W C．12 W
5、 D．15 W
【答案】D
★重難點(diǎn)二、焦耳定律★
要點(diǎn)二 焦耳定律
1．焦耳定律
(1)內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比．
(2)公式：Q＝I2Rt.
(3)單位：焦耳，符號(hào)是J.
(4)焦耳定律的微觀解釋：在電場(chǎng)力的作用下，金屬中做定向移動(dòng)的自由電子頻繁地與金屬正離子發(fā)生碰撞，不斷地把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳遞給正離子，使離子熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，溫度升高．
(5)實(shí)質(zhì)：電流的熱效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是電能通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．
【特別提醒】
電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度．只要電路中有電阻元件，電流通過(guò)電路時(shí)必產(chǎn)生電熱
6、，焦耳定律是一切電路中計(jì)算電熱的普適公式．
2．熱功率
(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量叫熱功率．
(2)表達(dá)式：熱功率即電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率P＝＝I2R.
(3)單位：瓦特，符號(hào)W.
(4)實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率．
3．純電阻電路與非純電阻電路
(1)兩種電路的比較
兩種電路
比較內(nèi)容
純電阻電路
非純電阻電路
元件
特點(diǎn)
電路中只有電阻元件，只能把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器
歐姆定律
服從歐姆定律I＝
不服從歐姆定律
U＞IR或I＜
能量轉(zhuǎn)化
電流做功電能全部轉(zhuǎn)化為電熱
電流做功電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其
7、他形式的能
元件舉例
電阻、電爐絲、白熾燈等
電動(dòng)機(jī)、電解槽等
(2)電功與電熱
（3）電功與電熱的計(jì)算公式比較
純電阻電路
非純電阻電路
電功
W＝IUt＝I2Rt＝t
W＝IUt
電熱
Q＝IUt＝I2Rt＝t
Q＝I2Rt
電功率
P＝IU＝I2R＝
P＝UI
熱功率
P＝IU＝I2R＝
P＝I2R
【特別提醒】
不管是純電阻電路還是非純電阻電路，計(jì)算電功時(shí)都用W＝UIt，電功率都用P＝UI，熱量都用Q＝I2Rt，熱功率都用P＝I2R，若用變形式時(shí)，就要考慮是否是純電阻電路．
【典型例題】如圖所示，電路中電阻R=10Ω，線圈電阻r=1Ω，加在電路兩端電壓U=100V，已知電流表讀數(shù)為30A，則
（1）通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為多少？
（2）電動(dòng)機(jī)輸出功率為多少？
（3）電動(dòng)機(jī)的效率是多少？
【答案】（1）20A；（2）1600W；（3）0.8
【解析】（1）電阻R=10Ω，電壓U=100V，故電流
通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電源：
（2）電動(dòng)機(jī)的輸入功率
發(fā)熱功率
則電動(dòng)機(jī)輸出功的功率
（3）電動(dòng)機(jī)的效率
2022年人教版高中物理選修3-1 第2章 第5節(jié) 焦耳定律（教案）
