2019-2020年高中物理 焦耳定律教案8 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中物理 焦耳定律教案8 新人教版選修3 教學目標 （一）知識教學點 1．理解電流熱效應(yīng)的本質(zhì) 2．掌握焦耳定律，并能進行有關(guān)計算 3．理解電功和電熱的關(guān)系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱 （二）能力訓練點 1．通過電流熱效應(yīng)的介紹，培養(yǎng)學生的抽象思維能力和科學想象能力。 2．通過非純電阻電路中電功和電熱關(guān)系的演示實驗及數(shù)據(jù)處理，培養(yǎng)觀察能力和運動數(shù)學方法解決實際問題的能力 （三）德育滲透點 介紹焦耳生平，對學生進行熱愛科學、實事求是、刻苦鉆研的科學態(tài)度的教育，逐步形成正確的價值觀。 重點、難點、疑點及解決辦法 1．重點 焦耳定律內(nèi)容 2．難點 電功和電熱之間的聯(lián)系和區(qū)別 3．疑點 為什么在非純電阻電路中U＞IR 4．解決方法 通過演示實驗討論電功和電熱的聯(lián)系和區(qū)別 學生活動設(shè)計 本節(jié)的關(guān)鍵在于演示實驗，教師做好演示實驗引導學生們?nèi)绾斡^察實驗現(xiàn)象以及實驗數(shù)據(jù)的處理，得出電功和電熱的關(guān)系。 教學過程 （一）引入新課 用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，請同學們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉(zhuǎn)化情況。 學生：（1）電燈把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能； （2）電爐把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能； （3）電動機把電能轉(zhuǎn)化成機械能； （4）電解槽把電能轉(zhuǎn)化成化學能。 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？本節(jié)課我們學習關(guān)于電功和電功率的知識。 （二）進行新課 1、電功和電功率 教師：請同學們思考下列問題 （1）電場力的功的定義式是什么? （2）電流的定義式是什么? 學生：（1）電場力的功的定義式W=qU （2）電流的定義式I= 教師：投影教材圖2.5-1（如圖所示） 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?學生：在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。 教師：這相當于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功？ 學生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt 教師：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。 電功： （1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功. （2）定義式：W=UIT 教師：電功的定義式用語言如何表述？ 學生：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。 教師：請同學們說出電功的單位有哪些？ 學生：（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J. （2）電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kWh. 教師：1 kWh的物理意義是什么？1 kWh等于多少焦？ 學生：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 說明：使用電功的定義式計算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。 教師：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，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，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。 （1）定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。 （2）定義式：P==IU （3）單位：瓦（W）、千瓦（kW） ［說明］電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。 教師：在力學中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢？ 學生分組討論。 師生共同總結(jié)： （1）利用P=計算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。 （2）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。 ［說明］利用電功率的公式P=IU計算時，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。 2、焦耳定律 教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導體發(fā)熱。 設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。 學生：求解產(chǎn)生的熱量Q。 解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR 在時間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt 由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。 產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt 教師指出：這個關(guān)系最初是物理學家焦耳用實驗得到的，叫焦耳定律，同學們在初中已經(jīng)學過了。 學生活動：總結(jié)熱功率的定義、定義式及單位。 熱功率：（1）定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。 （2）定義式：P熱==I2R （3）單位：瓦（W 電功率與熱功率的區(qū)別 電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。 熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。 電功率與熱功率的聯(lián)系 若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電 教師指出：上述實驗中，電機不轉(zhuǎn)時，小電機就相當于純電阻。 若電路中有電動機或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機械能或化學能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時電功率大于熱功率，即P電＞P熱。 教師指出：上述實驗中，電機轉(zhuǎn)動時，電機消耗的電功率，其中有一部分轉(zhuǎn)化為機械能，有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故P電＞P熱。 教師引導學生完成對例題的分析、求解。 例2：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？ 解：（1）設(shè)電動機兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則 U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V 通過電動機的電流為I，則I== A=5 A （2）輸入到電功機的電功率P電，P電=U1I=1105 W=550 W （3）在電動機中發(fā)熱的功率P熱，P熱=I2r=520.6 W=15 W （4）電動機工作1 h所產(chǎn)生的熱量Q，Q=I2rt=520.63600 J=54000 J 說明：電動機是非線性元件，歐姆定律對電動機不適用了，所以計算通過電動機的電流時，不能用電動機兩端的電壓除以電動機的內(nèi)阻。 通過計算發(fā)現(xiàn)，電動機消耗的電功率遠大于電動機的熱功率。 （三）課堂總結(jié)、點評 教師要放開，讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。 作業(yè) 書面完成P57“問題與練習”2、3、4