高中物理（人教版）選修3-1 第2章 第5節(jié)　焦耳定律

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第五節(jié)焦耳定律 課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 從電能向其他形式能的轉(zhuǎn)化來(lái)理解電功及電功率 理解電功和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系 2 掌握焦耳定律 明確電功和電熱的區(qū)別 知道純電阻和非純電阻電路 重點(diǎn)難點(diǎn) 電功 電熱和電功率 熱功率的理解和計(jì)算 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第五節(jié)焦耳定律 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 電功和電功率1 電功 1 定義 對(duì)電荷做的功 2 表達(dá)式 W qU IUt 即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 3 單位 符號(hào)為J 4 物理意義 反映電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少 靜電力 焦耳 5 對(duì)電功的理解 電流做功的實(shí)質(zhì)是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力在做功 自由電荷在靜電力作用下沿靜電力的方向做定向移動(dòng) 結(jié)果電荷的電勢(shì)能減小 其他形式的能增加 即電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程 電流做了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 2 電功率 1 定義 內(nèi)電流所做的功 2 表達(dá)式 P 3 單位 符號(hào)為W 4 物理意義 表示電流做功的 5 用電器的額定功率和實(shí)際功率 額定功率 用電器長(zhǎng)期正常工作時(shí)的 也就是用電器加上額定電壓 或通以額定電流 時(shí)消耗的電功率 單位時(shí)間 UI 瓦特 快慢 最大功率 實(shí)際功率 用電器 時(shí)消耗的電功率 為了保證用電器不被損壞 要求實(shí)際功率不能大于其額定功率 二 焦耳定律1 焦耳定律 1 內(nèi)容 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟 的二次方成正比 跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成 2 表達(dá)式 Q 2 熱功率 1 定義 單位時(shí)間內(nèi)放出的 2 表達(dá)式 P 實(shí)際工作 電流 正比 I2Rt 熱量 I2R 思考感悟公式Q I2Rt可以應(yīng)用于非純電阻電路嗎 為什么 提示 可以 因?yàn)镼 I2Rt適用于任何電路 核心要點(diǎn)突破 2 電路消耗的總功率與各部分功率的關(guān)系無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路 電路消耗的總功率都等于各電阻消耗的功率之和 特別提醒 1 求解串 并聯(lián)電路中的功率分配問題 比例法求解會(huì)使問題簡(jiǎn)化 但一定要找準(zhǔn)是正比還是反比關(guān)系 2 當(dāng)分析用電器的功率問題時(shí) 既要分清用電器的特點(diǎn) 還要明白求的是總功率還是發(fā)熱功率 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 如圖2 5 1所示為某兩個(gè)電阻的U I圖象 則R1 R2的值和把兩電阻串聯(lián)后接入電路時(shí)消耗功率之比P1 P2及并聯(lián)后接入電路時(shí)消耗功率之比P1 P2 分別是 A 2 12 11 2B 2 11 22 1C 1 21 22 1D 1 22 11 2 圖2 5 1 解析 選A 由U I圖象可知 R1 R2 2 1 把R1 R2串聯(lián)接入電路 由P I2R知P1 P2 R1 R2 2 1 并聯(lián)時(shí)P1 P2 R2 R1 1 2 故A選項(xiàng)正確 二 純電阻電路和非純電阻電路1 兩種電路的比較 三 有關(guān)電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率1 電動(dòng)機(jī)的特性電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器 它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能 在電路計(jì)算中 歐姆定律不再適用 2 輸入功率 電動(dòng)機(jī)的總功率 由電動(dòng)機(jī)電路的電流和電壓決定 計(jì)算 P總 UI 3 輸出功率 電動(dòng)機(jī)做有用功的功率 如圖2 5 2所示 P出 mg v 設(shè)重物勻速上升 圖2 5 2 特別提醒 當(dāng)電動(dòng)機(jī)因故障或其他原因不能轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 相當(dāng)于一個(gè)純電阻電路 課堂互動(dòng)講練 定兩只標(biāo)有 110V40W 的燈泡L1和標(biāo)有 110V100W 的燈泡L2及一只最大阻值為500 的滑動(dòng)變阻器R 將它們接在220V的電路中 在圖2 5 3所示的幾種接法中 最合理的是 圖2 5 3 思路點(diǎn)撥 該題所謂的最合理就是既能使兩個(gè)燈泡正常發(fā)光 又能使滑動(dòng)變阻器消耗的功率最小 此時(shí)電路中的電流應(yīng)該最小 精講精析 由L1 110V 40W L2 110V 100W 可知R1 R2 由串 并聯(lián)電流電壓特點(diǎn)可知A D中L1 L2一定不會(huì)同時(shí)正常發(fā)光 雖然B C能使L1 L2同時(shí)正常發(fā)光 但B中P總 2 P1 P2 C中P總 2P2 所以選C 答案 C 題后反思 求解這類問題 首先要明確電路中各元件之間的連接關(guān)系 再利用串 并聯(lián)電路的一些性質(zhì)和功率分配關(guān)系 求出各元件消耗的功率 電路中消耗的總功率等于各元件消耗的功率之和 變式訓(xùn)練1如圖2 5 4所示 R1和R2都是 4W 100 的電阻 R3是 1W 100 的電阻 則AB間允許消耗的最大功率是 W 圖2 5 4 答案 6 在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí) 可采用如圖2 5 5所示的實(shí)驗(yàn)電路 當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R 使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 電流表和電壓表的示數(shù)分別為0 5A和1 0V 重新調(diào)節(jié)R 使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 電流表和電壓表的示數(shù)分別為2 0A和15 0V 求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率和電動(dòng)機(jī)的線圈電阻 圖2 5 5 思路點(diǎn)撥 解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn) 1 電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)相當(dāng)于純電阻 由歐姆定律求線圈電阻 2 根據(jù)能量守恒求電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率 答案 22 0W2 規(guī)律總結(jié) 對(duì)于純電阻電路和非純電阻電路應(yīng)從能量轉(zhuǎn)化的角度區(qū)分 而不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要是電動(dòng)機(jī)的電路就是非純電阻電路 當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 此時(shí)它就是一個(gè)純電阻 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能 此時(shí)電路才是非純電阻電路 變式訓(xùn)練2如圖2 5 6所示 電路電壓為60V 內(nèi)阻不計(jì) 電阻R 2 電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻R0 1 6 電壓表的示數(shù)為50V 電動(dòng)機(jī)正常工作 求電動(dòng)機(jī)的輸出功率 圖2 5 6 答案 210W 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全