魯科版本物理選修(3-1)第三節(jié)（焦耳定律）學(xué)案

1、第三節(jié)焦耳定律 姓名： 班級(jí)： 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解電流做功和電功率的概念2.理解焦耳定律，知道焦耳定律在純電阻電路和非純電阻定律中的應(yīng)用 3.以極度熱情投入學(xué)習(xí)，體驗(yàn)成功的快樂(lè)?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)】1. 區(qū)別并掌握電功和電熱的計(jì)算；2. 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?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】1、電功（W）：（1）表達(dá)式：電流在一段電路中所做的功等于這段電路 、電路中的 、 和 三者的乘積，即W = 。（2）單位：國(guó)際單位制中： ；常用單位： 。（3）物理意義：反應(yīng)了 轉(zhuǎn)化為 的多少。2、電功率（P ）（1）定義： 內(nèi)電流所做的功叫做電功率。即P = 。（2）表達(dá)式：電流在一段電路上做功

2、的功率等于 與 的乘積。即P = 。（3）單位：國(guó)際單位制中： 。（4）物理意義：表示電流做功的 。3、焦耳定律內(nèi)容（電熱Q） ：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟 成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成 。這個(gè)關(guān)系最初是 由實(shí)驗(yàn)得到的。表達(dá)式Q= 。4、熱功率 的發(fā)熱量通常稱為熱功率，表達(dá)式為P= ?！就教骄俊刻骄恳唬弘娏髯龉Φ谋举|(zhì) 推導(dǎo)電功的表達(dá)式圖2.51表示很小一段電路，電荷q在做從左向右的定向移動(dòng)，它們從這段電路的左端移到右端的時(shí)間記為t，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，導(dǎo)體中形成的電流為I。 圖2.51探究二：電流的熱效應(yīng) 焦耳定律電流在通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢？

3、結(jié)論：英國(guó)物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比。表達(dá)式：QI2Rt。思考并討論：電流通過(guò)用電器時(shí)是否只會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)？（列舉白熾燈、電爐、電扇等比較分析）對(duì)比總結(jié)：純電阻用電器非純電阻用電器元件舉例元件特點(diǎn)能量轉(zhuǎn)化歐姆定律（是否適用）探究三：電功和電熱的聯(lián)系和區(qū)別（1）在純電阻電路中：（含電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等用電器的電路）（2）在非純電阻電路中：（含電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等用電器的電路）.【例題精析】例1一個(gè)10的定值電阻，接在電壓為6V的電源兩端，10s內(nèi)放出的熱量是多少？消耗的電能是多少

4、？ 例2一只標(biāo)有“220V 300W”的電熨斗在220V的電壓下工作，10min內(nèi)放出的熱量是多少？消耗的電能是多少？ 例3一電熱孵化器工作是通過(guò)電阻絲的電流是5A，每分鐘產(chǎn)生的熱量為6.6×104J，求電阻絲工作時(shí)的電阻。例4一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過(guò)的電流是5A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少？例5、有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1A。求：（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率 ； （2）如在正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)

5、機(jī)的發(fā)熱功率多大？變式：一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 ，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問(wèn)：（1）電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？（2）電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？（3）如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？針對(duì)訓(xùn)練：1下列計(jì)算熱量的公式中哪一個(gè)是焦耳定律的普遍適用公式（ ）A.Q=UIt B.Q=U2/Rt C.Q=I2Rt D.上面三個(gè)都是2、下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說(shuō)法中正確的是（ ）A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多B適用

6、于任何電路，而只適用于純電阻的電路C在不是純電阻的電路中，D焦耳熱適用于任何電路3、一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)所加電壓為U，電流為 I，線圈內(nèi)阻為 R，當(dāng)它正常工作時(shí)，下述錯(cuò)誤的是 （ ）A電動(dòng)機(jī)的輸出功率為U2R B電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為I2RC電動(dòng)機(jī)的輸出功率為IU-I2R D電動(dòng)機(jī)的功率可寫(xiě)作IU=I2R=U2/R4電爐絲壞了，去掉1/4后仍接在原電源上，在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量與原來(lái)產(chǎn)生的熱量之比為 （ ） A4:3 B3:4 C4:1 D1:45.下圖電路中，電燈L1、L2都標(biāo)有“220V，100W”；電燈L3、L4都標(biāo)有“220V，40W”將A、B兩端接入電源，最暗的燈是 ( )AL1 BL2 CL

7、3 DL46.把兩個(gè)相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個(gè)電路里，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使兩燈都正常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為和，可以斷定()A.B.C.=D.無(wú)法確定7、一只電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同，都為R，設(shè)通過(guò)它們的電流相同(電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn))，則在相同時(shí)間內(nèi)（ ） A.電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量相同 B.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率C.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓 D.電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等8.某一用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如上圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求：（1）該電動(dòng)機(jī)提升重物時(shí)，輸入的電功率是多少? 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少? （2）電動(dòng)機(jī)線圈電阻R（g=10ms2）（3）若由于某種原因電動(dòng)機(jī)被卡住，這時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率為多少？9.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)線圈電阻r =1，與一阻值R=10的電阻串聯(lián)，當(dāng)所加電壓U=150V，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電壓表示數(shù)100V，求電動(dòng)機(jī)消耗的總功率