2.6-焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案

2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案高中物理選修3－1第二章直流電路2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案姚建榮2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)變【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．認(rèn)知電功、電功率的概念，能夠利用公式展開(kāi)有關(guān)的排序。2．介紹焦耳定律，區(qū)分氫銨電阻電路和非純電阻電路。3．從能量轉(zhuǎn)變與動(dòng)量的角度認(rèn)知閉合電路歐姆定律。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1．重點(diǎn)是電功、電功率的計(jì)算，電路中的能量轉(zhuǎn)化。2．難點(diǎn)是純電阻電路與非純電阻電路?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】一、電功和電功率1．電功（1）定義：電流流過(guò)一段電路，自由電荷在______的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電荷在導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程就是電場(chǎng)力對(duì)自由電荷做功的過(guò)程，電場(chǎng)力移動(dòng)電荷所做的功，簡(jiǎn)稱(chēng)電功。（2）實(shí)質(zhì)：電流做功實(shí)質(zhì)上是把______轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________的能。（3）表達(dá)式：__________。單位：________，符號(hào)為j。2．電功率：（1）定義：電流所搞的功與搞這些功所用______的比值，即為單位時(shí)間內(nèi)電流所搞的功，叫作電功率。（2）表達(dá)式：p＝________＝__________。這表示電流在一段電路上做功的功率p等于電流i與這段電路兩端的電壓u的乘積。（3）單位：_________，符號(hào)為w。（4）物理意義：則表示電流作功的________。（5）額定電壓：用電器正常工作時(shí)的電壓。額定功率：用電器正常工作時(shí)的功率。（6）額定功率和實(shí)際功率額定功率就是用電器正常工作時(shí)的輸出功率，也就是用電器兩端的電壓為_(kāi)________時(shí)的功率；在實(shí)際采用過(guò)程中，用電器兩端電壓通常不能剛好就是額定電壓，此時(shí)的功率叫作實(shí)際功率。須要特別注意的就是：用電器兩端的電壓短時(shí)間內(nèi)略高于額定電壓就是容許的，但不可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定電壓的情況下工作。因此在現(xiàn)實(shí)科生活中，比較常用的情況就是用電路在高于或等同于額定電壓的情況下工作。二、焦耳定律1．電流的熱效應(yīng)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)導(dǎo)體咳嗽的現(xiàn)象，叫做電流的熱效應(yīng)。2．焦耳定律：（1）內(nèi)容：電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成_______，跟_______成正比，跟_____成正比。（2）計(jì)算公式：_________。（3）單位：焦耳，符號(hào)為j。（4）實(shí)質(zhì)：電能通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______。3．熱功率：（1）定義：電阻通電所產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量所用______的比值，叫作熱功率。（2）表達(dá)式：p熱＝______＝________。1高中物理報(bào)讀3－1第二章直流電路2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)變Auron學(xué)案姚建榮【合作探究】【知識(shí)點(diǎn)一】電功、電功率的排序【例1】有關(guān)額定值分別為“220v，40w”和“220v，100w”的兩只白熾燈，下列說(shuō)法正確的是（）a．40w的額定電流小，正常工作時(shí)電阻大b．100w的額定電流小，正常工作時(shí)的電阻大c．40w的額定電流大，正常工作時(shí)電阻小d．100w的額定電流大，正常工作時(shí)電阻小【變式1】標(biāo)有“10v，10w”的三個(gè)電阻，按如圖所示方式連成電路，此電路允許加的電壓的最大值uab與電路允許消耗的最大功率是（）a．20v30wb．20v15wc．15v20wd．15v15w【知識(shí)點(diǎn)二】非純電阻電路【基準(zhǔn)2】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電壓為220v，線(xiàn)圈電阻r＝0.5ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)通過(guò)線(xiàn)圈的電流為4a，電動(dòng)機(jī)正常工作10min，謀：（1）消耗的電能；（2）產(chǎn)生的熱量；（3）輸入的機(jī)械能。【變式2】有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2v電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.4a；若電動(dòng)機(jī)接入2.0v電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1.0a，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率是多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然卡住，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？【知識(shí)點(diǎn)三】焦耳定律【例3】電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒干后的保溫狀態(tài)。如圖所示是電飯鍋電路的示意圖，s是用感溫材料制造的開(kāi)關(guān)，r1是電阻，r2是供加熱用的電阻絲。（1）先行推論控制器s撥打時(shí)和斷裂時(shí)，電飯鍋分別處在哪種工作狀態(tài)，表明你的理由。（2）如果要使r2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率就是冷卻狀態(tài)時(shí)的一半，r1r2應(yīng)當(dāng)就是多小？【鞏固訓(xùn)練】如圖所示，是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r＝0.8ω，電路中另一電阻r＝10ω，直流電壓u＝160v，電壓表示數(shù)uv＝110v。試求：（1）通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；（2）輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；（3）若電動(dòng)機(jī)以v=1m/s勻速直角向上提高重物，求該重物的質(zhì)量？（g挑10m/s2）2高中物理報(bào)讀3－1第二章直流電路2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)變Auron學(xué)案姚建榮2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化【當(dāng)堂檢測(cè)】班級(jí)：_______姓名：________界別及編號(hào)：__________一、選擇題u21．關(guān)于計(jì)算電功率的三個(gè)公式p＝ui、p＝ir、p＝的適用范圍，以下說(shuō)法中正確的是()r2a．這三個(gè)公式的適用范圍相同b．第一個(gè)公式普遍適用，后兩個(gè)公式只適用于純電阻電路c．第一個(gè)公式適用于于并無(wú)電阻的電路，后兩個(gè)公式只適用于于存有電阻的電路d．三個(gè)公式的適用范圍與電路串成、并聯(lián)的方式毫無(wú)關(guān)系2．關(guān)于電功率的以下觀點(diǎn)中，恰當(dāng)?shù)木褪?)a．用電器的額定功率與用電器的實(shí)際電壓和實(shí)際電流有關(guān)b．用電器的實(shí)際功率取決于用電器的額定功率c．白熾燈正常工作時(shí)，實(shí)際功率等于額定功率d．電功率越小，則電流做功越少3．加到某電動(dòng)機(jī)上的電壓就是u(v)，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為p(w)，電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為r(ω)，則電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈上消耗的電熱功率為()u2p2rp2ra．pb．c．2d．p－2ruu4．用一個(gè)額定電壓為220v的電熱水器煮沸一壺水需要ts，如果不考慮煮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(xiàn)路電壓為110v時(shí)，煮熟一壺水須要2tsb．當(dāng)線(xiàn)路電壓為110v時(shí)，煮熟一壺水須要4tsc．當(dāng)線(xiàn)路電壓為55v時(shí)，煮熟一壺水須要4tsd．當(dāng)線(xiàn)路電壓為55v時(shí)，煮熟一壺水須要16ts5．一根電阻絲，通過(guò)2c電荷量所消耗的電能是8j．若在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)4c的電荷量，則該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是()a．4v，16jb．8v，16jc．4v，32jd．8v，32j6．(2021年重慶南開(kāi)中學(xué)檢測(cè))一內(nèi)阻為1.0ω的電動(dòng)機(jī)，加上220v的電壓后，電動(dòng)機(jī)正常工作，此時(shí)通過(guò)它的電流為5a，則電動(dòng)機(jī)輸出功率為()a．1125wb．1100wc．1075wd．25w7．已知兩電阻r1、r2的i－u的關(guān)系圖像如圖所示，把r1、r2并聯(lián)接到一個(gè)電源上，r1消耗的電功率為6w，則電源的輸出功率為()3高中物理選修3－1第二章直流電路2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案姚建榮a．8wb．10wc．4wd．15w8．圖為甲、乙兩燈泡的i－u圖像，根據(jù)圖像，計(jì)算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220v的電路中，實(shí)際發(fā)光的功率約為()a．15w、30wb．30w、40wc．40w、60wd．60w、100w二、非選擇題9．(2021年黃岡檢測(cè))一臺(tái)功率為400w的洗衣機(jī)，工作電壓是220v，已連續(xù)工作0.5h，洗衣機(jī)的工作電流就是________a，所消耗的電能為_(kāi)_______j.10．如圖所示，為電動(dòng)機(jī)提高重物的裝置，電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈r＝1ω，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為5v，電路中的電流為1a，物體a重20n，數(shù)等摩擦力，謀：(1)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻上消耗的熱功率就是多少？(2)電動(dòng)機(jī)輸出功率和輸出功率各就是多少？(3)10s內(nèi)，可以把重物a勻速提高多低？(4)這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率就是多少？4高中物理報(bào)讀3－1第二章直流電路2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)變Auron學(xué)案姚建榮2.6焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化【當(dāng)堂檢測(cè)】參考答案1．解析：挑選bd.電路可以分成氫銨電阻電路和非純電阻電路，p＝ui對(duì)兩個(gè)電路都適用于，而p＝i2ru2和p＝只適用于純電阻電路，故b正確，a、c錯(cuò)誤；這三個(gè)公式的適用范圍與電路的串、并r聯(lián)及方式毫無(wú)關(guān)系，故d恰當(dāng)．2．解析：選c.用電器的額定功率是正常工作時(shí)的功率，與實(shí)際電流電壓無(wú)關(guān)，電流做功多少還與時(shí)間有關(guān)，則正確選項(xiàng)為c.3．答案：cu2220v?214．解析：選bd.由公式q＝t，煮沸一壺水所需的熱量為q＝t.當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，rr21所須要熱量沒(méi)有變小，因此時(shí)間必須變成原來(lái)的4倍，即4ts，選項(xiàng)b恰當(dāng)；當(dāng)電壓變成原來(lái)的時(shí)，時(shí)間4必須變成原來(lái)的16倍，即16ts，選項(xiàng)d恰當(dāng)．w15．解析：選d.由w＝qu知，u1＝＝4vq1當(dāng)q2＝4c時(shí)，i2＝2i1，所以u(píng)2＝i2r＝8vw2＝q2u2＝32j，d選項(xiàng)恰當(dāng)．6．解析：選c.電動(dòng)機(jī)消耗的功率p＝ui＝220×5w＝1100w，發(fā)熱功率pr＝i2r＝52×1w＝25w，所以電動(dòng)機(jī)輸出功率p機(jī)＝p－pr＝1100w－25w＝1075w.u2p2r1r17．解析：挑選b.由p＝所述＝，所以p2＝p1＝4w．電源輸出功率p＝p1＋p2＝10w，brp1r2r2選項(xiàng)正確．8．解析：挑選c.(1)從圖像的橫坐標(biāo)(u)為220v的刻度線(xiàn)可以找到對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)(i)的值分別為i甲＝0.18a，i乙＝0.27a，則p甲＝ui甲≈40w，p乙＝ui乙≈60w，c恰當(dāng)．p4009．解析：根據(jù)p＝ui，洗衣機(jī)的工作電流i＝＝a＝1.82a，根據(jù)w＝pt，洗衣機(jī)所消耗的u220電能w＝pt＝400×30×60j＝7.2×105j.