第十四章教案

電流、歐姆定律、電阻定律一、教學目標1.了解電流形成的條件。2.掌握電流的概念，并能處理簡單問題。3.鞏固掌握歐姆定律，理解電阻概念。4.理解電阻伏安特性曲線，并能運用。5.掌握電阻定律，認識電阻率的物理意義。二、重點、難點分析1.電流的概念、電阻定律、歐姆定律是教學重點。2.電流概念、電阻的伏安特性曲線、電阻率對學生來說比較抽象，是教學中的難點。三、教具1.歐姆定律（伏安特性曲線）直流電源（穩(wěn)壓），電壓表，電流表，滑動變阻器，導線若干，開關(guān)，待測電阻。2.電阻定律：電壓表，電流表，直流電源，滑動變阻器，酒精燈，電阻絲（一根），自制電阻絲示教板。說明：電阻絲示教板上，有電阻絲A，電阻絲B，其中B對折，其長度是A的兩倍，電阻絲C是與A相同且等長的兩根電阻絲并聯(lián)而成。四、主要教學過程（一）引入新課前面學習場。電場對其中的電荷有力的作用，若是自由電荷在電場力作用下將發(fā)生定向移動。如：靜電場中的導體在達到靜電平衡狀態(tài)之前，其中自由電荷在電場力作用下定向移動。電容器充放電過程中也有電荷定向移動。電荷的定向移動就形成了電流。（二）教學過程設(shè)計1.電流（1）什么是電流？大量電荷定向移動形成電流。（2）電流形成的條件：靜電場中導體達到靜電平衡之前有電荷定向移動；電容器充放電，用導體與電源兩極相接。①導體，有自由移動電荷，可以定向移動。同時導體也提供自由電荷定向移動的“路”。導體包括金屬、電解液等，自由電荷有電子、離子等。②導體內(nèi)有電場強度不為零的電場，或者說導體兩端有電勢差，從而自由電荷在電場力作用下定向移動。③持續(xù)電流形成條件：要形成持續(xù)電流，導體中場強不能為零，要保持下去，導體兩端保持電勢差（電壓）。電源的作用就是保持導體兩端電壓，使導體中有持續(xù)電流。導體中電流有強有弱，用一個物理量描述電荷定向移動的快慢，從而描述電流的強弱。（3）電流（I）①量度：通過導體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值。這樣可以通過電荷定向移動的快慢來描述電流強弱，這個比值稱為電流。③單位：安培（A）1A=1C/s④性質(zhì)：標量。初中學過并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和。但電流是有方向的。（有方向的量不一定是矢量，是否矢量關(guān)鍵看滿不滿足平行四邊形法則。）⑤電流方向的規(guī)定：正電荷定向移動的方向為電流方向，負電荷定向移動方向與電流方向相反。（4）電流分類：直流電里，若電流不變，就稱為恒定電流，這是高中階段電流知識的重點。前面討論了電流，尤其是持續(xù)電流的形成，要求導體兩端有電勢差，即電壓。電流與電壓究竟有什么關(guān)系？這可利用實驗來研究。實驗1按電路圖連接實驗電路，R0為待測電阻（定值電阻）。閉合S后，移動滑動變阻器觸頭，記下觸頭在不同位置時電壓表和電流表讀數(shù)。電壓表測得的是導體R0兩端電壓，電流表測得的是通過導體R0的電流，記錄在下面表格中。把所得數(shù)據(jù)描繪在I－U直角坐標系中，確定U和I之間的函數(shù)關(guān)系。分析：這些點所在的曲線包不包括原點？包括，因為當U=0時，I=0。這些點所在曲線是一條什么曲線？過原點的斜直線。把R0換成與之不同的R'0，重復前面步驟，可得另一條不同的但過原點的斜直線。結(jié)論：給定導體，導體中電流與導體兩端電壓成正比，I∝UI=kU對不同導體圖象斜率k不同。相同電壓U0下，兩導體電流分別為I1、I2，I1＞I2，導體2對電流阻礙作用比導體1大，I1=k1U。I2=k2U。2.歐姆定律：導體中電流跟它兩端電壓成正比，跟它的電阻成反比。大量實驗表明，歐姆定律適用于純電阻電路（金屬、電解液等）。3.電阻（1）定義：導體兩端電壓與通過導體電流的比值，叫做這段導體的電阻。（2）量度式：R=U/I說明：①對于給定導體，R一定，不存在R與U成正比，與I成反比的關(guān)系。②這個式子（定義）給出了測量電阻的方法——伏安法。（3）單位：電壓單位用伏特（V），電流單位用安培（A），電阻單位用歐姆，符號Ω，且1Ω=1V/A常用單位：1kΩ=1000Ω1MΩ=106Ω電阻是導體的特性，電阻與導體的哪些因素有關(guān)？（4）影響電阻的因素：電阻反映了導體對電流的阻礙作用，導體越長，阻礙作用會不會越大？導體橫截面積越大，電壓不變，單位時間里通過電荷將增加，從而電阻變小。實驗2按如圖所示電路，依次將A、B、C三段電阻絲分別接入電路中，利用R=U/I測出三段電阻絲電阻，并加以比較。應(yīng)指出：B電阻絲長度是A的2倍，測出電阻也約為A的2倍。說明：①R∝LC電阻絲與A等長，為了改變橫截面積，C的兩根電阻絲并排連入電路中，相當于橫截面積增加1倍，測出電阻比A電阻小，約為A電阻的一半。體k不同。k反映了材料導電性質(zhì)，稱作電阻率，用ρ表示。時，ρ在數(shù)值上等于R。強調(diào)：ρ的大小由導體材料決定。ρ的大小與溫度有關(guān)，一般ρ隨溫度升高而增大。實驗3：把單獨一根電阻絲接入前圖所示電路中，測出電阻來，用酒精燈加熱。再看電壓表、電流表讀數(shù)，可以計算出電阻，從而判斷電阻增大了。④總結(jié)：電阻定律導體電阻跟它長度成正比，跟它的橫截面積成反比。（三）復習鞏固導體兩端電壓U不變，導體電阻率ρ，長L，橫截面積S，問經(jīng)過△t秒后，通過導體任一截面的電量。若U、△t不變，導體材料也不變，要讓通過導體橫截面的電量加倍，可采用什么辦法？若U、△t及導體體積都不變，導體材料給定，要讓通過導體截面的電量加倍，可采用什么辦法？專題一：串并聯(lián)電路的講解基礎(chǔ)知識1、聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點（見下表）：串聯(lián)電路并聯(lián)電路兩個基本特點電壓U=U1+U2+U3+……U=U1=U2=U3=……電流I=I1=I2=I3=……I=I1+I2+I3+……三個重要性質(zhì)電阻R=R1+R2+R3+……1/R=1/R1+1/R2+1/R3+……電壓U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=……=IIR=I1R1=I2R2=I3R3=……=U功率P/R=P1/R1=P2/R2=P3/R3=……=I2PR=P1R1=P2R2=P3R3=……=U22、記住結(jié)論：①并聯(lián)電路的總電阻小于任何一條支路的電阻；②當電路中的任何一個電阻的阻值增大時，電路的總電阻增大，反之則減小。3、電路簡化原則和方法①原則：a、無電流的支路除去；b、電勢相等的各點合并；c、理想導線可任意長短；d、理想電流表電阻為零，理想電壓表電阻為無窮大；e、電壓穩(wěn)定時電容器可認為斷路②方法：a、電流分支法：先將各節(jié)點用字母標上，判定各支路元件的電流方向（若無電流可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定），按電流流向，自左向右將各元件，結(jié)點，分支逐一畫出，加工整理即可；b、等勢點排列法：標出節(jié)點字母，判斷出各結(jié)點電勢的高低（電路無電壓時可先假設(shè)在總電路兩端加上電壓），將各節(jié)點按電勢高低自左向右排列，再將各節(jié)點間的支路畫出，然后加工整理即可。注意以上兩種方法應(yīng)結(jié)合使用。RxRpRxRpa、限流連接：如圖，變阻器與負載元件串聯(lián)，電路中總電壓為U，此時負載Rx的電壓調(diào)節(jié)范圍紅為，其中Rp起分壓作用，一般稱為限流電阻，滑線變阻器的連接稱為限流連接。RxABRPRxABRP一般說來，當滑動變阻器的阻值范圍比用電器的電阻小得多時，做分壓器使用好；反之做限流器使用好。5、含電容器的電路：分析此問題的關(guān)鍵是找出穩(wěn)定后，電容器兩端的電壓。6、電路故障分析：電路不能正常工作，就是發(fā)生了故障，要求掌握斷路、短路造成的故障分析。半導體及其應(yīng)用教學目標：1、知道什么是半導體。2、了解半導體的導電特性及常見的半導體材料。3、了解半導體的應(yīng)用課前準備演示用的歐姆表、熱敏電阻、光敏電阻、火柴、手電筒。課時安排1課時教學過程引入新課用提問的方式復習上節(jié)課學習的知識；什么是半導體？什么是絕緣體？常見的導體有哪些？導體的電阻由哪些因素決定？導體的電阻率跟什么有關(guān)？本節(jié)課學習導體的電性能及其在集成電路、計算機技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。通過以上簡介，激發(fā)學生的學習興趣。進行新課金屬導體的電阻率一般約為10-8~10-6Ω·m絕緣體的電阻率一般約為108~1018Ω·m半導體的電阻一般約為10-5~106Ω·m[板書]2、半導體的導電性能[演示]（1）半導體熱敏電阻（或鍺材料三極管3AX系列，e—c極反接）與演示用歐姆表串聯(lián)，此時表盤指示電阻較大。將火柴燃燒靠近熱敏電阻時，歐姆表顯示其阻值急劇減小。[板書]（1）半導體材料的電阻隨溫度升高而減小，稱為半導體的熱敏特性。[演示]（2）將半導體材料光敏電阻（或玻璃殼3AX81三極管外殼漆皮刮掉，使用e—c極）與演示用歐姆表串聯(lián)，此時表盤指示電阻較大。用手電筒照射光敏電阻時，歐姆表顯示其值急劇減小。[板書]（2）半導體材料的電阻率隨光照而減小，稱為半導體的光敏特性。[板書]半導體材料中摻入微量雜質(zhì)會使它的電阻率急劇變化，稱為半導體的摻雜特性。[板書]3、半導體導電特性的應(yīng)用及發(fā)展1960年真空三極管的發(fā)明，為上世紀上半葉無線電和電話的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1947年，美國貝爾研究所的巴丁、肖克萊、不拉坦研制出第一個晶體三極管。它的出現(xiàn)成為上世紀下半葉世界科技發(fā)展的基礎(chǔ)。其功耗極低，而且可靠性高，轉(zhuǎn)換速度快，功能多樣尺寸又小。因而成為當時出現(xiàn)的數(shù)字計算機的理想器件，并很快在無線電技術(shù)和軍事上或得廣泛的應(yīng)用，由于研制晶體管，他們?nèi)双@得1956年諾貝爾物理學獎。半導體材料在目前的電子工業(yè)和微電子工業(yè)中主要用來制作晶體管、集成電路、固態(tài)激光器等器件。我們現(xiàn)在常見的晶體管有兩種，即雙極型晶體管和場效應(yīng)晶體管，它們都是電子計算機的關(guān)鍵器件，前者是計算機中央處理裝置（即對數(shù)據(jù)進行操作部分）的基本單元，后者是計算機存儲的基本單元。兩種晶體管的性能在很大程度上均依賴于原始硅晶體的質(zhì)量。砷化鎵單晶體材料是繼鍺、硅之后發(fā)展起來的新一代半導體材料。它具有遷移率高、禁帶寬度大的優(yōu)勢。它是目前最重要、最成熟的化合物半導體材料，主要用于光電子和微電技術(shù)領(lǐng)域。電子技術(shù)最初的應(yīng)用領(lǐng)域主要是無線電通訊、廣播、電視的發(fā)射和接收。雷達作為一種探測敵方飛行器的裝置在第二次世界大戰(zhàn)中大顯身手，成為現(xiàn)代電子技術(shù)的一個重要領(lǐng)域。電子顯微鏡、各種波譜和表面能儀以及加速器、遙測、遙控和遙感、醫(yī)學也是電子技術(shù)的一個重要領(lǐng)域。微電子技術(shù)和量子電子學是現(xiàn)代電子技術(shù)中最活躍的前沿領(lǐng)域之一。[教學設(shè)計說明]1、本節(jié)課的演示實驗?zāi)軌蚴箤W生實際體會到半導體的導電特性，并且與金屬導電性能加以區(qū)別，所以要充分做好實驗準備。2、介紹半導體技術(shù)的發(fā)展簡史時，應(yīng)盡量結(jié)合實際生活中學生比較了解的應(yīng)用。例如，在計算機技術(shù)日益普及的今天，可以通過介紹計算機的只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM），讓學生了解半導體材料和技術(shù)的應(yīng)用。從導電性的角度，我們把材料分為導體、絕緣體，還有半導體。那么，還有沒有導電性更為奇特的材料呢？§14~3超導極其應(yīng)用【教學目的】1、知道什么是超導現(xiàn)象，了解相關(guān)名詞2、了解超導的歷史，知道一些重要的物理事件3、知道超導的應(yīng)用，激發(fā)勇于探索前沿科技的精神【教學重點】超導現(xiàn)象和應(yīng)用【教學難點】轉(zhuǎn)變溫度TC和材料的必然聯(lián)系【教具】投影儀【教學過程】○、復習＆引入金屬導體的電阻率一般都會隨著溫度的升高而升高，隨著溫度的降低而降低，當溫度降到足夠低的時候，情形會怎樣呢？前面我們從理論的角度解釋電阻定律時曾經(jīng)說過，促使電子定向移動的因素是什么？——☆學生：電場力。制約電子定向移動的微觀因素是什么？——☆學生：電子的熱運動。那么我們是不是可以這樣認為，當溫度足夠低，熱運動很微弱的時候，電子受到的阻礙作用會非常非常小呢？下面大家從事實的角度、歷史的角度、材料的角度，還有應(yīng)用的角度閱讀一下教材P156~157的內(nèi)容，閱讀完畢后，請同學們作相關(guān)的總結(jié)——☆學生閱讀…★學生總結(jié)——一、超導現(xiàn)象超導現(xiàn)象：大多數(shù)金屬在溫度降到某一數(shù)值時，都會出現(xiàn)電阻突然降為零的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變溫度：導體由常態(tài)轉(zhuǎn)變成超導狀態(tài)的溫度，用TC表示。*兩種類型的超導體：a、常規(guī)金屬超導體；b、合金超導體，有兩各轉(zhuǎn)變溫度，而且在兩個轉(zhuǎn)變溫度之間，磁效應(yīng)和電效應(yīng)會出現(xiàn)“不一致”的情形。二、超導的歷史年份科學家材料轉(zhuǎn)變溫度TC1911（荷）昂尼斯汞4.2K至1986上半年23K1986年7月鑭鋇銅氧化物35K1987年2月美、中釔鋇銅氧化物90K1992年初125K*三、超導的相關(guān)研究1、邁斯納效應(yīng)把溫度T<Tc的超導體放入磁感應(yīng)強度為B0<BC的外磁場中，超導體內(nèi)部的磁應(yīng)強度等于0；如果是在T<Tc時，加B0<BC的外磁場，再降溫到TC以下時，超導體內(nèi)的磁感應(yīng)強度B也變?yōu)?，即磁場被“排擠”出超導體外．這表明超導體是“完全抗磁體”，超導體的完全抗磁效應(yīng)是邁斯納和奧森費爾德在1933年發(fā)現(xiàn)的，現(xiàn)在稱為邁斯納效應(yīng)。2、約瑟夫森效應(yīng)（超導隧道效應(yīng)）1962年，英國劍橋大學的研究生約瑟夫森從理論上預言：當兩塊超導體（S）之間用很?。?0~30）的氧化物絕緣層（I）隔開，形成S－I－S結(jié)構(gòu)，將出現(xiàn)量子隧道效應(yīng)．這種結(jié)構(gòu)稱為隧道結(jié)，即使在結(jié)的兩端電壓為0時，也可以存在超導電流．這種超導隧道效應(yīng)現(xiàn)在稱為約瑟夫森效應(yīng)．約瑟夫森從結(jié)論上證明超導隧道結(jié)的一些奇特性質(zhì)．例如，當兩端電壓V不等于0時，會出現(xiàn)一個高頻振蕩的超導電流，它的頻率f滿足關(guān)系式f=V其中e為基本電荷，h為普朗克恒量．這時隧道結(jié)好像一根能輻射電磁波的天線；反之，當頻為f1的外界電磁波輻射到結(jié)上時，它的能量會被結(jié)吸收，從而在直流I-V曲線上引起一系列電流臺階，如右圖所示，其中第n個臺階處的電壓滿足關(guān)系式．Vn=f1約瑟夫森的預言不久就被實驗證實，這為一門新學科超導電子學奠定了基礎(chǔ)，他因此而獲得1973年諾貝爾物理學獎．3、同位素效應(yīng)1950年，麥克斯韋和雷諾等人用實驗證明，臨界溫度TC與樣品的同位素質(zhì)量M有關(guān)，M越大，TC越低，其關(guān)系可以用近似公式TC=常數(shù)來表示，這說明超導現(xiàn)象的形成與原子核的質(zhì)量有關(guān)。4、超導體比熱在臨界溫度的不連續(xù)性實驗表明，超導體在臨界溫度TC時，比熱發(fā)生不連續(xù)的變化，超導態(tài)的比熱大于正常態(tài)的比熱，但從正常相變?yōu)槌瑢鄷r，沒有吸收或放出潛熱，這稱為第二類相變。四、超導的應(yīng)用1、優(yōu)越的超導電機普通發(fā)電機組中的材料載流量十分有限，由于電路中有電阻，總要發(fā)熱，因此既不經(jīng)濟又不安全。用超導體制造電機，完全不發(fā)熱，可以提高載流量，據(jù)專家計算，用超導體制作電機，功率可以提高幾十倍。2、省電的超導電路普通的電路由于輸電線的耗能嚴重，必須經(jīng)過升壓、降壓的程序，而且也不可能作到完全不損耗。超導體導線則能完全解決這個問題。3、精密的超導儀器一些精密的儀器，如核磁共振儀、電子顯微鏡等對磁場有非常嚴格的要求（強度要高、穩(wěn)定性要高、磁感線分布要理想，有時還要求很大的尺寸），普通的材料很難達到要求，超導則能解決這個問題。4、神速的超導計算機把超導體應(yīng)用于計算機將會迎來科學史上的一次重大革命。理論研究表明：應(yīng)用約瑟夫森效應(yīng)制成超導器件，其開關(guān)速度可以比當前使用的半導體集成電路快十幾~二十幾倍，而且它消耗的電能只有現(xiàn)在普通計算機的1%。5、超導磁懸浮列車在超導磁懸浮列車的研究中走在最前列十日本。1962年，日本著手設(shè)計磁懸浮列車，但當時是利用正常導體產(chǎn)生的磁場時速達到307.8km/h，1997年，日本又試制了超導磁懸浮列車，關(guān)鍵部分是由兩組超導電磁鐵構(gòu)成的，它們能提供極強的磁場，使列車的速度達到500km/h。四、小結(jié)本節(jié)講了超導的概念、名詞，相關(guān)的物理學史，展望了超導的應(yīng)用前景。值得注意的是，超導是一門前沿科學，還不是很成熟。大家通過學習也看到了，超導要真正走上產(chǎn)業(yè)化，道路還比較漫長，所以還有待我們積蓄實力、挑戰(zhàn)未來。希望同學們樹立遠大志向，爭取能夠在不久的將來改寫歷史。五、作業(yè)布置閱讀教材；上網(wǎng)查詢有關(guān)超導的內(nèi)容；《學海導航——物理（下）》P7~8“鞏固提升”A組，做在書上【閱讀】◎磁場對超導體的影響◎磁場對超導體的影響與超導體的材料有關(guān)．（1）外加磁場強度超過一定值時，可以破壞超導電性．破壞超導體所需的最小磁場叫臨界磁場．其磁感應(yīng)強度用BC表示，用BC0表示絕對零度時的臨界磁場，則大多數(shù)金屬超導體的臨界磁場BC與溫度T的近似關(guān)系是：磁致超導性．1962年，物理理論家V·Jacarino和M·Petar預言，可能在某些物質(zhì)中會發(fā)生與外磁場破壞超導性相反的情形，用磁場可誘發(fā)超導狀態(tài)．二十年后，日內(nèi)瓦大學的Fischer和他的同事們用銪化合物制造出一系列磁致超導體，他們所得到的材料的性質(zhì)，與理論預言精確地符合。電功、電功率一、教學目標1.理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。2.了解實際功率和額定功率。3.了解電功和電熱的關(guān)系。4.了解公式Q=I2Rt（P=I2R）和5.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。6.能運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題。二、重點、難點分析1.教學重點在于區(qū)別并掌握電功和電熱的計算。2.難點主要在學生對電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認識，接受起來比較困難。三、主要教學過程（一）提出問題，引入新課1.通過前面的學習，可知導體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動，電場力對定向移動的電荷做功嗎？（做功，而且做正功）2.電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子。電能→機械能，如電動機。電能→內(nèi)能，如電熱器。電能→化學能，如電解槽。本節(jié)課將重點研究電路中的能量問題。（二）教學過程設(shè)計1.電功（1）定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。（2）實質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。上一章里學過電場力對電荷的功，若電荷q在電場力作用下從A搬至B，AB兩點間電勢差為UAB，則電場力做功W=qUAB。對于一段導體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功W=qU，在導體中形成電流，且q=It，（在時間間隔t內(nèi)搬運的電量為q，則通過導體截面電量為q，I=q/t），所以W=qU=ItU。這就是電路中電場力做功即電功的表達式。（3）表達式：W=IUt說明：①表達式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流和通電時間成正比。②適用條件：I、U不隨時間變化——恒定電流。（4）單位：電流單位用安培（A），電壓單位用伏（V），時間單位用秒（s），則電功的單位是焦耳（J）。（5）電功率物理意義：一段電路上功率，跟這段電路兩端電壓和電路中電流成正比。②單位：功的單位用焦耳（J），時間單位用秒（s），功率單位為瓦特（W）。1W=1J/s這里應(yīng)強調(diào)說明：推導過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達式對任何電壓、電流不隨時間變化的電路都適用。再者，這里W=IUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。電流在通過導體時，導體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng)，描述它的定量規(guī)律是焦耳定律。學生一般認為，W=IUt，又由歐姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，電流做這么多功，放出熱量Q=W=I2Rt。這里有一個錯誤，可讓學生思考并找出來。錯在Q=W，何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無可能同時轉(zhuǎn)化為其他形式能？英國物理學家焦耳，經(jīng)過長期實驗研究后提出焦耳定律。2.焦耳定律——電流熱效應(yīng)（1）內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導體電阻和通電時間成正比。（2）表達式：Q=I2Rt對于導體而言，根據(jù)歐姆定律，U=IR，所以Q=I2Rt=I·IRt=IUt=W，電流做功完全用來生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）說明：焦耳定律表明，純電阻電路中電流做功完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，同時，有電阻的電路中電流做功會引起內(nèi)能的增加，且電熱Q=I2Rt。（4）簡單介紹產(chǎn)生焦耳熱的原因：金屬中自由電子在電場力作用下定向移動，由于電場做功，電子動能增加，但不斷地與晶格（原子核點陣）碰撞，不斷把能量傳給晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的熱運動加劇，從而溫度升高。（5）純電阻電路中的電功和電功率①電功Q=W=I2Rt，對所有電路中電阻的生熱都適用。率都適用。結(jié)合純電阻電路歐姆定律U=IR3.非純電阻電路中的電功和電功率（以含電動機電路為例）非純電阻電路中，電能與其他形式能轉(zhuǎn)化的關(guān)系非常關(guān)鍵。以電動機為例，電動機電路如圖所示，電動機兩端電壓為U，通過電動機電流為I，電動機線圈電阻為R，則電流做功或電動機消耗的總電能為W=IUt，電動機線圈電阻生熱Q=I2R0t，電動機還對外做功，把電能轉(zhuǎn)化為機械能，W'=W—Q=IUt-I2R0t，W'是電動機輸出的機械能。這是一個非純電阻電路，可滿足U=IR0，且W'＞0，則有U＞IR0?？紤]每秒鐘內(nèi)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，即功率，只要令上述各式中t=1s即可，可得總功率P總=IU，電熱功率P熱=I2R0，輸出功率P出，三者關(guān)系是P總=P熱＋P出，即P出=IU=I2R。4.額定功率和實際功率為了使用電器安全、正常地工作，對用電器工作電壓和功率都有規(guī)定數(shù)值。（1）額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。一般說來，用電器電壓不能超過額定電壓，但電壓低于額定電壓時，用電器功率不是額定功率，而是實際功率。（2）實際功率P=IU，U、I分別為用電器兩端實際電壓和通過用電器的實際電流。閉合電路歐姆定律的教案示例一、教學目標1.在物理知識方面的要求（1）熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達式E=U＋Ir和（2）掌握電源的總功率P總=IE，電源的輸出功率P輸=IU，電源內(nèi)阻上損耗的功率P損=I2r及它們之間的關(guān)系P總＝P輸+P損。2.在物理方法上的要求進一步培養(yǎng)學生用能量和能量轉(zhuǎn)化的觀點分析物理問題的能力，并使學生掌握閉合電路歐姆定律的推導過程。二、重點、難點分析1.重點是閉合電路歐姆定律。2.難點是應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流隨外電阻變化的關(guān)系。三、教學過程設(shè)計（一）復習提問（上節(jié)課后的思考題）當電源不接外電路時（開路時），非靜電力與電場力有什么關(guān)系？當電源接上外電路時，電源內(nèi)部的非靜電力與電場力是什么關(guān)系？在電源內(nèi)部非靜電力做的功與在外電路中電場力做的功是什么關(guān)系？歸納總結(jié)學生的回答：當電源不接外電路時，在電源內(nèi)部非靜電力與電場力平衡，電荷不移動，正、負極間保持一定的電勢差。靜電場中的電勢差等于電場力將電量為q的正電荷從高電勢處（正極）移到低電勢處（負極）電場力做等于非靜電力將電量為q的正電荷從電源負極移向電源正極的過程中非既然此時非靜電力與電場力平衡，則電源的電動勢等于電源不接外電路時（開路時）正、負極間的電勢差，即E=U斷。當電源接上外電路時，在外電路正電荷從電源正極向負極移動，電場力做正功；在電源內(nèi)部正電荷從電源負極移向正極，正電荷所受的非靜電力大于電場力，合力的方向是從負極指向正極。此時在電源內(nèi)部非靜電力反抗電場力所做的功，大于在外電路中電場力所做的功。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，在電源內(nèi)部非靜電力反抗電場力所做的功是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的量度；在外電路中電場力所做的功是電能轉(zhuǎn)化或其他形式的能的量度。也就是說在電源內(nèi)部“產(chǎn)生”的電能，大于在外電路中“消耗”的電能。多余的能量哪去了呢？（二）主要教學過程1.應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律推導閉合電路歐姆定律電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源與一個負載（不一定是純電阻）接成一閉合電路，設(shè)負載兩端電壓為U，電路中的電流為I，通電時間為t。電源的非靜電力做功為W非=qE=IEt即有這么多的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。同時在電源內(nèi)部電流要克服內(nèi)電阻的阻礙作用做功W2=I2rt，即在電源內(nèi)部有這么多的電能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在電源內(nèi)部同時有兩種作用，一是“產(chǎn)生”電能，同時又要“消耗”