高中物理 第二章 恒定电流 2.4 焦耳定律学案新人教版选修3-1.doc

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1、2.4焦耳定律【学习目标】1.理解电功的概念,理解电功是指静电力对自由电荷所做的功,知道电功的公式,能应用公式进行有关的计算。2.理解电功率的概念和公式,会应用公式进行有关的计算。3.知道电功率和热功率的区别和联系。4.知道静电力对自由电荷做功的过程是电能转化为其他形式能的过程。【知识导学】1.电功和电功率(1)电流做功的过程实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功,在这个过程中电荷的①电势能减少,其他形式的能增加,电流做了多少功,就有多少②电能转化为其他形式的能。(2)电功的计算公式W=Uq=③UIt,电功的单位是④焦耳。(3)⑤单位时间内电流所做的

2、功叫作电功率,P==⑥UI,电功率的单位是⑦瓦特。2.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟⑧电流的二次方成正比,跟导体的⑨电阻及通电⑩时间成正比。(2)热量的表达式Q=I2Rt,热功率公式P=I2R。(3)只有当电能全部转化为内能时才有“Q=W”。如果电流通过电动机,那么电能除了少部分转化为内能外,多数转化为机械能;如果用电流给电池充电,那么电能除了少部分转化为内能外,多数转化为化学能,这时“Q

3、。根据我们的生活经验和所见所闻列举常见的用电器,并说明该用电器将电能主要转化成什么能。(2)试从力的角度和能的角度分析电功的实质是什么。(3)如图所示,一段电路两端的电压为U,电路中的自由电荷在静电力的作用下发生定向移动,形成电流I。则在时间t内,通过这段电路上任一横截面的电荷量q为多少?在这个过程中,静电力做了多少功?(4)电流做功不仅有多少,而且还有快慢,那么如何描述电流做功的快慢呢?用电器铭牌上所标的功率有何意义?主题2:焦耳定律阅读教材中“焦耳定律”标题下的内容,回答下列问题。(1)如何理解电流的热效应?电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关?(2)

4、分析比较纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和热量的关系。(3)探究电功率与热功率的含义及其计算公式分别是什么,它们是否相等?(4)列举日常生活中利用电流的热效应的用电器,指出电流热效应不利的方面。【知识运用】1.一个电热器电阻为R,当它两端电压为U时,通过时间t消耗的电能为W。若要使它消耗的电能为4W,下列方法正确的是()。A.电阻R不变,电压U不变,通电时间t变为原来的2倍B.电阻R减半,电压U增大1倍,通电时间t不变C.电阻R不变,电压U增大1倍,通过时间t不变D.电阻R减半,电压U不变,通电时间t不变2.下列情况中,能判定电路两端电压为220V的是()。

5、A.每通过1C的电荷量,电流做功为220JB.通电时间为1s时,通过的电荷量为220CC.通电时间为1s时,电流做功为220JD.每通过220C的电荷量,电流做功为1J3.一台正常工作的电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,且都通过相同的电流,则在相同时间内()。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的功率4.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B.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=t只适用于纯

6、电阻电路C.在非纯电阻电路中,UI>I2RD.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路【拓展提升】拓展一、纯电阻电路中电功、电功率、热量、热功率的计算1.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同,图示为某种电热式用电器的简化电路图,主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S。(1)当自动开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电,U=220V,设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,则R1和R2分别为多大?拓展二、非纯电阻电路中电功、电功率、热量、热功率的计算2.有一个

7、直流电动机,把它接入0.2V电压的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4A;若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A。则电动机正常工作时的输出功率是多大?如果在电动机正常工作时,转子突然卡住,则电动机的发热功率是多大?【补充学习材料】【反思总结】