人教版高中物理選修3-1：焦耳定律(教案)

1、焦耳定律學(xué)案【教學(xué)目標(biāo)】1 理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。了解實際功率和額定功率。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。重點：區(qū)別并掌握電功和電熱的計算。難點：區(qū)別電功和電熱【自主預(yù)習(xí)】1.能量轉(zhuǎn)化電爐通電時，能轉(zhuǎn)化為能；電動機通電時，能轉(zhuǎn)化為能；蓄電池充電時，能轉(zhuǎn)化為能；電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程就是的過程，電流做功的多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)量。2.電功自由電荷在靜電力作用下沿靜電力的方向做定向移動，結(jié)果電荷的電勢能，其他形式的能。電流在一段電

2、路中所做的功等于這段電路、三者的乘積。計算式為W=。3.電功率電流做的功叫電功率。用表示電功率，表達(dá)式為P=。電流在一段電路上做功的功率P 等于與這段電路的乘積。4.焦耳定律內(nèi)容電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成。這個關(guān)系最初是由實驗得到的。5.表達(dá)式 Q=。6.熱功率的發(fā)熱量通常稱為熱功率，表達(dá)式為 P=。7.電功與熱量的關(guān)系 純電阻電路和非純電阻電路純電阻電路：非純電阻電路：電功與熱量：在純電阻電路中：在非純電阻電路中：【典型例題】一、基本概念的理解【例 1 】3關(guān)于電功和焦耳熱，下列說法錯誤的是 ()A 在純電阻電路中，計算電功可用公式W I2RtB在非純電阻電路中

3、，計算電功可用公式W I2RtC在純電阻電路中，計算焦耳熱可用公式Q I2RtD 在非純電阻電路中，計算焦耳熱可用公式Q IUt【例 2 】一根電阻絲，通過2 C 的電荷量所消耗的電能是8 J若在相同的時間內(nèi)通過 4 C 的電荷量，該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是()A4 V,16 JB8 V,16 JC4 V,32 JD8 V,32 J二、電功和電熱的區(qū)別【例 3】 一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為 0.3 V ，電流為 0.3 A 松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2 V 時，電流為0.8 A ，電動機正常工作求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少？電

4、動機的機械功率是多少？【例 4】、某一用直流電動機提升重物的裝置如圖1 所示，重物質(zhì)量m=50kg ，電源提供恒定電壓U=110V ，不計各處摩擦，當(dāng)電動機以v=0.90m s 的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強度I=5A 。求電動機線圈電阻R（ g=10m s2 ）。圖 1【課后練習(xí)】1.家用電飯鍋有兩種工作狀態(tài)，一是鍋內(nèi)水燒開前的加熱狀態(tài)，一是水燒開后的保溫狀態(tài)，其電路如圖254 所示R1是一電阻， R2 是加熱用的電阻絲，則電飯鍋()A S 閉合時為保溫狀態(tài)BS 斷開時為加熱狀態(tài)CS 閉合時為加熱狀態(tài)D S 斷開時為保溫狀態(tài)2 在電動機正常工作時，每秒鐘電流做功和每秒鐘內(nèi)電樞上產(chǎn)生的

5、熱量的關(guān)系，下列說法中正確的是 ()A 電功等于電熱B電功等于電熱的2 倍C電功等于電動機輸出的機械能D 電熱僅為電功的一部分3 用一個額定電壓為220 V 的電熱水器煮沸一壺水需要t s ，如果不考慮電熱水器的電熱損失和電熱絲電阻受溫度的影響，那么()A 當(dāng)線路電壓為110 V 時，煮沸一壺水需要2t sB當(dāng)線路電壓為 110 V 時，煮沸一壺水需要4t sC當(dāng)線路電壓為55 V 時，煮沸一壺水需要4t sD 當(dāng)線路電壓為55 V 時，煮沸一壺水需要16 t sU24 關(guān)于三個公式： (1) PUI ；(2) PI2 R；(3) P，下列敘述正確的是 ()RA 公式 (1) 適用于任何電路的

6、電熱功率B公式 (2)適用于任何電路的電熱功率C公式 (1) 、 (2) 、 (3)適用于任何電路電功率D 以上都不正確5 一只普通的家用照明白熾燈，額定功率為40 W ，正常發(fā)光時，通過它的電流與下列哪一個值較為接近()A20 AB2 AC0.2 AD0.02 A6 兩只燈泡 L1、L2 分別標(biāo)有“ 110 V,60 W ”和“ 110 V,110 W ”，另外有一只滑動變阻器 R，將它們連接后接入220V 的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個電路()7 如圖 5 所示電路，電動機M 轉(zhuǎn)動起來后，將滑動變阻器的滑動觸頭向左移動時， 電動機中產(chǎn)生的電熱Q

7、 隨電壓表測得的電壓 U 和電流表測得的電流I 而變化的情況是 (電動機線圈的電阻可以認(rèn)為是不變的 )()A Q 跟電流 I 的平方成正比BQ 跟電壓 U 的平方成正比CQ 跟電壓 U 與電流 I 的乘積成正比D Q 跟電壓 U 與電流 I 的比值成正比8 兩個電阻， R1 8 ， R2 2 ，并聯(lián)在電路中，欲使這兩個電阻消耗的電功率相等，可行的辦法是()A 用一個阻值為2 的電阻與 R2 串聯(lián)B用一個阻值為 1 的電阻與 R2 串聯(lián)C用一個阻值為6 的電阻與 R1 串聯(lián)D 用一個阻值為2 的電阻與 R1 串聯(lián)9.一幢居民樓住著生活水平各不相同的24 戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，

8、例如電爐、電視機、微波爐、電腦等等停電時，用歐姆表測得A、B 間的電阻為 R；供電后，各家電器同時使用，測得A 、B 間電壓為 U ，進(jìn)線電流為 I，如圖 6 所示，則計算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是 ()API2RBPU2/ RCPIUWDPt10. 一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為 0.3V ，電流為 0.3A 。松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2 V 時，電流為 0.8 A ，電動機正常工作。求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少?電動機的機械功率是多少 ?11 一輛電動自行車的銘牌上給出了如下表的技術(shù)參數(shù)：規(guī)格后輪驅(qū)動直流電機120車型26

9、電動自行車額定輸出功率W整車質(zhì)量30 kg額定電壓40 V最大載量120 kg額定電流3.5 A質(zhì)量為 M 70 kg 的人騎此電動自行車沿平直公路行駛，所受阻力 F 阻恒為車和人總重的 k 0.02 倍 g 取 10 m/s 2 .求：(1) 此車電機的內(nèi)阻和正常工作時的效率(2) 在電機正常工作時，人騎車行駛的最大速度(g 取 10 m/s 2 )答案：例 1.答案 B例2. 答案 D解析利用W qU可求出電壓U1，再由qUI 可以求出U2 ，然后利用W tRqU求W 2 .設(shè)電阻絲電阻為R，開始所加電壓U 1，則 W 1 q 1 U 1即 82U1，故 U14 V.設(shè)后來所加電壓為U2，

10、產(chǎn)生的熱量為W 2，則q 2U 2I2 tRq 1U1又 I1tR由得 Uq 242 U1 4V8Vq 12W 2 q 2U 2 48 J 32 J例3答案1.6W0.96W解析電動機不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻：U0.3r 1 I0.3電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為： P 入I1 U 1 0.82 W 1.6 W電動機的機械功率P 機P 入 I2r 1.6 W 0.8 21 W 0.96 W1例 4 課后練習(xí)1. 答案 CD2. 答案 D3. 答案 BD由公式 QU2Q 220 2解析t ，煮沸一壺水所需的

11、熱量為t J當(dāng)電壓變?yōu)樵璕R1來的時，所需熱量沒變，因此時間要變?yōu)樵瓉淼?4 倍，即 4 t s，選項 B 正確當(dāng)電 21壓變?yōu)樵瓉淼臅r，時間要變?yōu)樵瓉淼?16 倍，即 16 t s，選項 D 正確 . 44.答案D5.答案C解析家用照明白熾燈的額定功率為40 W ，額定電壓為 220 V ，根據(jù) PUI ，可得電流大約為0.2 A.6.答案B解析U2R2 ，燈泡的連接方式，要么根據(jù) P=可知，燈泡 L1 、 L2 的電阻 R1R串聯(lián)，要么并聯(lián)，根據(jù)電壓跟電阻成正比分配U 1R1，兩燈泡串聯(lián)接入220 V的U 2R2電路，要使每盞燈泡的電壓均為110 V ，應(yīng)在電阻大的L1 上并聯(lián)電阻7.答案 A解析由于電動機是非純電阻電路，電功不等于電熱， 電熱 Q I2Rt ，與電流的平方成正比但不能認(rèn)為QUI.8. 答案 A9.答案CD10. 電動機不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得，電動機線圈內(nèi)阻r=1.電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為P 入 =I1U1=0.82W=1.6W.電動機的機械功率為P 機=P入-=0.96W.11. 答案(1)1.6385.7%(2)6 m/s解析(1) 由表可知，電機的輸出功率為P 出120 W ，額定電壓為 U 0 40 V ，額定電流為