《四川省宜宾市一中高二物理上学期第9周教学设计（焦耳定律电路中的能量转化）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川省宜宾市一中高二物理上学期第9周教学设计（焦耳定律电路中的能量转化）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、四川省宜宾市一中高2015级物理教研组20162017学年上期第9周教学设计焦耳定律电路中的能量转化学习目标定位 1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.掌握焦耳定律，弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别，能用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题.4.明确闭合电路中的功率及能量转化环节一：学生自学测试一、电功和电功率1电功：(1)定义：电场力移动电荷所做的功，简称电功(2)公式：WUIt，此式表明电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I和通电时间t三者的乘积(3)国际单位制
2、中的单位是：焦耳，符号是J.2电功率：(1)电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功(2)公式：PUI，此式表明一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积(3)国际单位制中的单位是：瓦特，符号是W,1 W1 J/s.二、焦耳定律 热功率1焦耳定律：(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比(2)公式：QI2Rt.(3)焦耳热：电流通过电阻而产生的热量称为焦耳热2热功率：(1)电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值，叫做热功率(2)公式：P热I2R.三、电路中的能量转化1在纯
3、电阻元件中，电流使电阻发热，电能全部转化为内能，电功率等于热功率，即P电P热2在电动机、电解槽等用电器中，电能要分别转化为机械能、化学能等，还有一部分转化为电阻的内能，这时P电P热P其他3式子IEIUI2r的物理意义是：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE，等于电源输出功率IU与电源内电路的热功率I2r之和.环节二：学生讨论探究一、电功和电功率问题设计在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹暖风和热风它们都是通过电流做功把电能转化为热能的1电流做功的实质是什么？答案因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做功实质上是导体中恒定电场
4、对自由电荷的电场力做功2设加在一段电路两端的电压为U，通过电路的电流为I，试推导t时间内电流做功的表达式及电功率的表达式答案t时间内通过电路的总电荷量qIt，电场力移动电荷做功WqU，故t时间内电流做功WUIt.又因为P，可得：PUI.要点提炼1电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量2电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功3电功率PIU，表示电流做功的快慢二、焦耳定律和热功率问题设计1某同学家中有一只电炉，电阻为50 ，试计算该电炉接到220 V电源上在100秒的时间内消耗的电能和产生的热量答案IWUItUtt96 800
5、JQW96 800 J.2某同学家中有一电风扇，电阻为80 ，当加上220 V的电压时电流为0.25 A，试计算该风扇工作100 秒时间消耗的电能和产生的热量答案WUIt5 500 JQI2Rt500 J3通过上面的计算比较消耗的电能和产生的热量之间的关系答案电炉消耗的电能和产生的热量相等电风扇消耗的电能和产生的热量不相等要点提炼1纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能WQUItI2Rtt；PP热UII2R.2非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路WUItQE其他QI2Rt；PUIP热P其他P热I2R.三、闭合电路中的功率问题设计根据闭合电路的欧姆定律，
6、推导闭合电路中能量的转化关系，并解释各项的物理意义答案根据EU内U外可得EIU内IU外I，式中EI表示电源提供的电功率，U外I表示外电路上消耗的电功率；U内I表示内电路上消耗的电功率要点提炼1闭合电路中的能量转化关系：EIU内IU外I，对于纯电阻电路该式可写为EII2rI2R.电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的能力2电源的效率100%100%.环节三典型例题讲解一、电功、电功率、焦耳热、热功率例1下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多BWUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中，UII2R
7、D焦耳热QI2Rt适用于任何电路解析电功率公式P，表示电功率越大，电流做功越快对于一段电路，有PIU，I，焦耳热QPt，可见Q与t也有关，所以P越大，Q不一定越大，A错WUIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I只适用于纯电阻电路，B对在非纯电阻电路中，电流做的功焦耳热其他形式的能，所以WQ，即UII2R，C对QI2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D对答案BCD二、纯电阻电路中的功率分配及计算例2额定电压都是110 V，额定功率PA100 W，PB40 W的灯泡两盏，若接在电压为220 V的电路上，使两盏灯炮均能正常发光，且消耗功率最小的电路是()解析判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是
8、否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有PUI，可知RARB.对于A电路，由于RARB，所以UBUA，B灯被烧毁或A灯不能正常发光对于B电路，由于RBRA，A灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于RB，所以UBU并，B灯被烧毁或A灯不能正常发光对于C电路，B灯与滑动变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UAUB110 V，两灯可以正常发光对于D电路，若滑动变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，而D电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，所以C电路消耗电功率最小答案C三、非纯电阻电路的
9、特点及计算例3如图1所示的电路中，电源电动势E10 V，内阻r0.5 ，电动机的电阻R01.0 ，电阻R11.5 .电动机正常工作时，电压表的示数U13.0 V，求：图1(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率解析(1)电动机正常工作时，总电流为IA2 A，电源释放的电功率为P释EI102 W20 W.(2)电动机两端的电压为UEIrU1(1020.53.0) V6 V电动机消耗的电功率为：P电UI62 W12 W电动机的热功率为：P热I2R0221 W4 W根据能量守恒定律，电动机将电能转化为机械能的功率P机P电P热12 W4 W
10、8 W(3)电源的输出功率为P出P释P内P释I2r(20220.5) W18 W，100%100%90%.答案(1)20 W(2)12 W8 W(3)18 W90%针对训练一台电动机内阻为1 ，接到120 V的电源上当电动机工作时，电流为10 A问：(1)电动机输入功率是多少？(2)电动机发热功率是多少？(3)输出的机械功率是多少？答案(1)1 200 W(2)100 W(3)1 100 W解析(1)电动机的输入功率P电UI12010 W1 200 W.(2)电动机的发热功率P热I2r1021 W100 W.(3)输出的机械功率P机P电P热1 200 W100 W1 100 W.环节四：师生共
11、同总结 环节五：课后作业1(功率PUI，PI2R，P的区别)关于三个公式PUI，PI2R，P的适用范围，以下说法正确的是()A第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D由UIR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率答案BC解析首先要明确，欧姆定律UIR只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同其次，PUI表示电功率，而PI2R表示热功率因此，在纯
12、电阻电路中，UII2R，消耗的电能全部转化为内能；而在非纯电阻电路中，UII2R，即消耗的电能只有部分转化为内能2. (非纯电阻电路)如图2所示，直流电动机线圈的电阻为R，电源内阻为r.当该电动机正常工作时，路端电压为U，通过电动机的电流为I，则()图2A电动机内部的发热功率为I2RB电动机的机械功率为IUC电源的电动势为I(Rr)D电源的输出功率为IUI2R答案A解析电动机正常工作时，属于非纯电阻电路，欧姆定律已不适用，则C错误；由焦耳定律可知电动机的发热功率为I2R，A正确；由电路的特点可知，电动机的输入功率等于电源的输出功率，即PUI，由能量守恒定律可得，电动机的机械功率为PUII2R，
13、B、D错误3(非纯电阻电路)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内()A电炉放热与电动机放热相等B电炉两端电压小于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压D电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率答案ABD解析电炉属于纯电阻元件，电动机属于非纯电阻元件，对于电炉有：UIR，放热QI2Rt，消耗功率PI2R.对于电动机有：UIR，放热QI2Rt，消耗功率PUII2R.4(纯电阻电路功率的计算)有规格为“220 V1000 W”的电炉，问它在正常工作时的电阻；如果电压只有200 V，求它实际消耗的功率答案48.4 826.4 W解析由于电炉是纯电阻电路，故P，则R
14、 48.4 当电压为200 V时，则实际消耗的功率P W826.4 W环节六：自我检测题组一电功率的理解及有关计算1下列关于电功率的说法中，正确的是()A用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率D电功率越小，则电流做功越少答案C解析用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和实际电压无关，故A错，C对；用电器实际功率的大小是由加在它两端的电压和通过它的电流决定的，B错；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与通电时间有关，D错2一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36 V若把此灯泡接到输出电压为18 V的电源两端，则灯泡消耗的电功率()A等于36 WB小于36 W，大于9 WC等于9 W D小于9 W答案B解析白炽灯在正常工作时的电阻为R，由P变形得R36 ，当接入18 V电压时，假设灯泡的电阻也为
