高二物理焦耳定律

1、2.5焦耳定律【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識與技能1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計算。2、理解電功率的概念和公式，能進(jìn)行有關(guān)的計算。3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。（二）過程與方法通過推導(dǎo)電功的計算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步掌握能量守恒定律的普遍性?！窘虒W(xué)重點】電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。【教學(xué)難點】電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系?！窘虒W(xué)過程】（一） 復(fù)習(xí)1. 串并聯(lián)電路的性質(zhì)。2. 電流表的改裝。（二）進(jìn)行新課1、電功和電功率教師：請

2、同學(xué)們思考下列問題（1）電場力的功的定義式是什么?（2）電流的定義式是什么?學(xué)生：（1）電場力的功的定義式W=qU（2）電流的定義式I=教師：投影教材圖2.5-1（如圖所示）如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?學(xué)生：在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。教師：這相當(dāng)于在時間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個過程中，電場力做了多少功？學(xué)生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt教師：在這段電路中電場力所做的功

3、，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。電功：（1）定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.（2）定義式：W=UIT教師：電功的定義式用語言如何表述？學(xué)生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時間t三者的乘積。教師：請同學(xué)們說出電功的單位有哪些？學(xué)生：（1）在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.（2）電功的常用單位有：千瓦時，俗稱“度”，符號是kWh.說明：使用電功的定義式計算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。教師：在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不

4、同。例如，在相同時間里，電流通過電力機(jī)車的電動機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。（1）定義：單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。（2）定義式：P=IU（3）單位：瓦（W）、千瓦（kW）說明電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。2、焦耳定律教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學(xué)元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導(dǎo)體發(fā)熱。設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計算在時間t

5、內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。學(xué)生：求解產(chǎn)生的熱量Q。解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR在時間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。產(chǎn)生的熱量為Q=I2Rt教師指出：這個關(guān)系最初是物理學(xué)家焦耳用實驗得到的，叫焦耳定律，同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過了。學(xué)生活動：總結(jié)熱功率的定義、定義式及單位。熱功率：（1）定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。（2）定義式：P熱=I2R（3）單位：瓦（W）（三）研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。學(xué)生：分組討論總結(jié)電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。師生共同活動：總結(jié)：（1）電功率與熱功率的區(qū)別電功率是指輸

6、入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I2和電阻R的乘積。（2）電功率與熱功率的聯(lián)系若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電教師指出：若電路中有電動機(jī)或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時電功率大于熱功率，即P電P熱。課堂練習(xí)例一： 一個電動機(jī)，線圈電阻是0.4歐，當(dāng)它兩端所加的電壓為220V時，通過的電流是5A。求（1）電功率是否等于熱功率？（2）這臺電動機(jī)的機(jī)械功率是多少？解：本題涉及三個不同的功率：電動機(jī)消耗的電功率P電、電動機(jī)發(fā)熱的功率P熱、轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)。三者之間遵從能量守恒定律，即 P電=P熱+P機(jī)由焦耳定律，電動機(jī)發(fā)熱的功率為 P熱=I2R電動機(jī)消耗的功率，即電流做功的功率為 P電=IU因此可得電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械的功率，即電動機(jī)所做機(jī)械功的功率 P機(jī)=P電-P熱=IU I2R =5 220 52 0.4 =109