陜西省藍(lán)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(xué)目標(biāo) 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． 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． 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 學(xué)情分析 學(xué)生對電功和焦耳定律已經(jīng)有所了解,該節(jié)課設(shè)置在電路學(xué)習(xí)的完成之后,順理成章.學(xué)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(dá)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 4教學(xué)過程 【導(dǎo)入】復(fù)習(xí)導(dǎo)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。 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？ 【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(nèi)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(nèi)，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(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。 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W＝qU，在導(dǎo)體中形成電流，且q＝It(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，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(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？單位？ 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：~(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(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。 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(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 熱功率:單位時間內(nèi)電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 在純電阻電路中（白熾燈、電爐等），電能全部轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為機械能，但不可避免的一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。 非純電阻用電器:電流通過用電器是以轉(zhuǎn)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(jié) 小結(jié)： 圖表展示電功和電熱的區(qū)別與聯(lián)系。 【練習(xí)】課堂練習(xí) 課堂練習(xí)1：圖中虛線框內(nèi)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(xí)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(xí)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(nèi)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(chǎn)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(xí)全部