高中物理人教版選修3-1同步課件：第二章 第5節(jié)《焦耳定律》.ppt

1、名師課堂名師課堂一點通一點通第第二二章章恒恒定定電電流流新知預(yù)習(xí)新知預(yù)習(xí)巧設(shè)計巧設(shè)計要點一要點一要點二要點二第第5 5節(jié)節(jié)焦焦耳耳定定律律創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)隨堂檢測歸納小結(jié)隨堂檢測歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升課下作業(yè)綜合提升1從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功和電從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功和電 功率。功率。2掌握焦耳定律，明確電功和電掌握焦耳定律，明確電功和電 熱的區(qū)別。熱的區(qū)別。3知道純電阻電路和非純電阻電路。知道純電阻電路和非純電阻電路。 讀教材讀教材填要點填要點 1電功和電功率電功和電功率 (1)電功：電功： 實質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做實質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的靜電力

2、在做功，把功，把 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 的能。的能。電能電能其他形式其他形式 公式的推導(dǎo)：由公式的推導(dǎo)：由 電功電功W W、I、U、t的單位分別為焦耳的單位分別為焦耳(J)、 、 、 。IUt安培安培(A)伏特伏特(V)秒秒(s)快慢快慢單位時間單位時間IU瓦特瓦特(W) 2焦耳定律焦耳定律 (1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟 的二次的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成 。 (2)表達(dá)式：表達(dá)式：Q 。電流電流正比正比I2RtI2R 試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1電流通過一段電路時，自由電荷在電場力的作用下發(fā)電流通過一段電路時，自由電

3、荷在電場力的作用下發(fā)生生_，_對自由電荷做功。設(shè)一段電路兩端對自由電荷做功。設(shè)一段電路兩端的電壓為的電壓為U，通過的電流為，通過的電流為I。在時間。在時間t內(nèi)通過這段電路內(nèi)通過這段電路任一橫截面的電荷量為任一橫截面的電荷量為_(圖圖251)，這相當(dāng)于，這相當(dāng)于在時間在時間t內(nèi)將電荷內(nèi)將電荷q由這段電路的一端移動到另一端。從由這段電路的一端移動到另一端。從上一章講的可知，電場力所做的功上一章講的可知，電場力所做的功W_，而，而qIt，所以，所以W_。圖圖251答案：答案：定向移動電場力定向移動電場力ItqUUIt2電流強(qiáng)度是電流強(qiáng)度是2 A的恒定電流，通過阻值是的恒定電流，通過阻值是100 的純

4、電的純電阻，在阻，在5 min內(nèi)消耗的電能是內(nèi)消耗的電能是_焦耳。焦耳。解析：解析：由由QI2Rt可得：可得：Q22100560 J1.2105 J。答案：答案：1.21053一臺功率為一臺功率為400 W 的洗衣機(jī)，工作電壓是的洗衣機(jī)，工作電壓是220 V，連，連續(xù)工作續(xù)工作0.5 h，洗衣機(jī)的工作電流是，洗衣機(jī)的工作電流是_A，所消，所消耗的電能為耗的電能為_J。答案：答案：1.827.2105 1電功電功 電路中保持持續(xù)電流的過程，就是靜電力移動自由電路中保持持續(xù)電流的過程，就是靜電力移動自由電荷不斷做功的過程。靜電力做了多少功電荷不斷做功的過程。靜電力做了多少功(也說電流做了也說電流做

5、了多少功多少功)，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此說電，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此說電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度。功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度。 2電功與電熱電功與電熱 電功是從電場理論出發(fā)的概念，是減少的電勢能的電功是從電場理論出發(fā)的概念，是減少的電勢能的量度，因此不論是純電阻電路還是非純電阻電路，量度，因此不論是純電阻電路還是非純電阻電路，WUIt(PUI)都是成立的。電熱是電流流經(jīng)電路時，在電路都是成立的。電熱是電流流經(jīng)電路時，在電路中引起的發(fā)熱現(xiàn)象，焦耳定律是專門計算電熱的公式：中引起的發(fā)熱現(xiàn)象，焦耳定律是專門計算電熱的公式：QI2Rt(PI2R)。 3電路中功

6、率關(guān)系電路中功率關(guān)系 無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率都無論是串聯(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。等于各電阻消耗的功率之和。 名師點睛名師點睛 (1)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題，比例法求求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題，比例法求解會使問題簡化，但一定要找準(zhǔn)是正比還是反比關(guān)系。解會使問題簡化，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，既要分清用電器的當(dāng)分析用電器的功率問題時，既要分清用電器的特點，還要明白求的是總功率還是發(fā)熱功率。特點，還要明白求的是總功率還是發(fā)熱功率。 1額定電壓都是額定電壓都是110 V，額定功率，額定功

7、率PA100 W，PB40 W的電燈兩盞，若接在電壓是的電燈兩盞，若接在電壓是220 V的電路上，使兩盞的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是圖電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是圖252中的哪一個中的哪一個 ()圖圖252審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)解決此類問題時，應(yīng)把握以下兩點：解決此類問題時，應(yīng)把握以下兩點：(1)保證用電器正常工作。保證用電器正常工作。(2)電壓一定時，總電阻值最大，消耗總功率最小。電壓一定時，總電阻值最大，消耗總功率最小。 解析解析若要兩燈均正常發(fā)光，亦即每燈的電壓均為若要兩燈均正常發(fā)光，亦即每燈的電壓均為110 V，對，對A電路，因為電路，因為

8、RARB，所以，所以UAUB，即，即UB110 V，B燈將被燒壞；對燈將被燒壞；對B電路電路UBU并并，B燈將被燒壞；對燈將被燒壞；對C電路，電路，RA可能等于可能等于B燈與變阻器并聯(lián)后的電阻，所以燈與變阻器并聯(lián)后的電阻，所以UA可可能等于能等于UB，等于，等于110 V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路消耗總，兩燈可能正常發(fā)光，且電路消耗總功率為功率為200 W，對，對D電路，變阻器可能等于兩燈并聯(lián)后總電電路，變阻器可能等于兩燈并聯(lián)后總電阻，可能有阻，可能有UAUBU并并110 V，兩燈可能正常發(fā)光，且，兩燈可能正常發(fā)光，且電路中消耗總功率為電路中消耗總功率為280 W。 答案答案C 1純電阻電路和

9、非純電阻電路純電阻電路和非純電阻電路 (1)純電阻電路：電流通過導(dǎo)體時，電能全部轉(zhuǎn)化為純電阻電路：電流通過導(dǎo)體時，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路，如電爐、白熾燈等的電路。內(nèi)能的電路，如電爐、白熾燈等的電路。 (2)非純電阻電路：電流通過導(dǎo)體時，僅有一部分電非純電阻電路：電流通過導(dǎo)體時，僅有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路，如電動機(jī)等的電路。能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路，如電動機(jī)等的電路。2兩種電路的比較兩種電路的比較兩種電路兩種電路比較內(nèi)容比較內(nèi)容純電阻電路純電阻電路非純電阻電路非純電阻電路元件特點元件特點電路中只有電阻電路中只有電阻元件元件除電阻外還包括能把電除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的能轉(zhuǎn)化為其他形

10、式能的用電器用電器歐姆定律歐姆定律服從歐姆定律服從歐姆定律不服從歐姆定律不服從歐姆定律兩種電路兩種電路比較內(nèi)容比較內(nèi)容純電阻電路純電阻電路非純電阻電路非純電阻電路能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱化為電熱電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能形式的能元件舉例元件舉例電阻、電爐絲、電阻、電爐絲、白熾燈等白熾燈等電動機(jī)、電解槽等電動機(jī)、電解槽等 2在研究微型電動機(jī)的性能在研究微型電動機(jī)的性能時，可采用如圖時，可采用如圖253所示的實所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓電動機(jī)停止轉(zhuǎn)

11、動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為表的示數(shù)分別為0.5 A和和 1.0 V；重新調(diào)節(jié)；重新調(diào)節(jié)R，使電動機(jī)恢復(fù)，使電動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和和15.0 V。求這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率和電動機(jī)的線圈電阻。求這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率和電動機(jī)的線圈電阻。圖圖253 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) (1)電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時相當(dāng)于純電阻，由歐姆定律求線電動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時相當(dāng)于純電阻，由歐姆定律求線圈電阻。圈電阻。 (2)根據(jù)能量守恒求電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率。根據(jù)能量守恒求電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的輸出功率。則電動機(jī)的總功率則電動機(jī)的總功率P總總U2

12、I215.02.0 W30.0 W，線圈電阻的熱功率線圈電阻的熱功率P熱熱Ir2.022 W8.0 W，所以所以P輸出輸出P總總P熱熱30.0 W8.0 W22.0 W。答案答案22.0 W2 對于純電阻電路和非純電阻電路，判斷方法是從能對于純電阻電路和非純電阻電路，判斷方法是從能量轉(zhuǎn)化的角度區(qū)分，而不能簡單地認(rèn)為只要有電動機(jī)的量轉(zhuǎn)化的角度區(qū)分，而不能簡單地認(rèn)為只要有電動機(jī)的電路就是非純電阻電路。當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，消耗的電電路就是非純電阻電路。當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時它就是一個純電阻。當(dāng)電動機(jī)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時它就是一個純電阻。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，此時電路才轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，此時電路才是非純電阻電路。是非純電阻電路。1(對應(yīng)要點一對應(yīng)要點一)下列關(guān)于電功的說法中，錯誤的是下列關(guān)于電功的說法中，錯誤的是()A導(dǎo)體內(nèi)電場力移送電荷所做的功叫做電功導(dǎo)體內(nèi)電場力移送電荷所做的功叫做電功B電流做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的電流做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的 過程過程C電流做功消耗的能量，由電源來供給電流做功消耗的能量，由電源來供給D電功就是電能電功就是電能解析：解析：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，它們的單位都是焦耳，但功是能量轉(zhuǎn)