2019-2020年高中物理第二章恒定电流第5节焦耳定律教学案新人教版选修3

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1、2019-2020年高中物理第二章恒定电流第5节焦耳定律教学案新人教版选修3一、电功和电功率┄┄┄┄┄┄┄┄①1．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。(2)公式：W＝IUt。(3)国际单位：焦，符号为J。(4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。(5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。即电功是电能转化为其他形式的能的量度。2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。(2)公式：P＝＝IU。(

2、3)单位：瓦，符号：W。(4)意义：表示电流做功的快慢。3．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额。(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。①[判一判]1．电流做功的实质是电场力对电荷做功(√)2．kW·h是电功的单位，1kW·h＝3.6×106J(√)3．电流做的功越多，电功率越大(×)二、焦耳定律┄┄┄┄┄┄┄┄②1．焦耳定律(1)内容：

3、电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)公式：Q＝I2Rt。(3)对应单位：1J＝1A2·Ω·s。(4)适用范围：可求任何电路中的电热。2．热功率(1)定义：单位时间内产生的电热。(2)公式：P＝＝I2R。[说明]1．纯电阻电路和非纯电阻电路2.电功与电热的区别与联系(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t；P电＝P热＝UI＝I2R＝。(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＞Q；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电＞P热。②[判一判]1．电功与能量的单位都是焦耳，电功

4、就是电能(×)2．电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程(√)3．电功率越大，表示电流做功越多(×)4．焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路(√)[典型例题]例1.额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(　　)[解析]　对灯泡有P＝UI＝，可知：RAUA，且有UB>110V，B灯被烧毁，UA<110V，A灯不能正常发光，A错误。对于B电路，由于RB>RA，

5、A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>U并，B灯被烧毁。对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光。对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光。比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路消耗电功率最小。[答案]　C[点评]灯泡属于纯电阻用电器，一般计算中为了简便不考虑温度对阻值的影响(实际情况并不这样)，由P额＝可知道灯泡的阻值，当加在它两端的电压

6、变化时，它的实际功率要随之变化而其电阻不变，灯泡的亮暗取决于实际消耗的电功率，而不能看额定功率。只有加在它两端的电压等于额定电压时，其实际功率才等于额定功率。[即时巩固]1．如图所示电路中，R1＝R3＜R2＝R4，在a、b两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则它们的大小关系是(　　)A．P1＝P3＜P2＝P4B．P2＞P1＞P3＞P4C．P2＞P1＞P4＞P3D．P1＞P2＞P3＞P4解析：选B　根据并联电阻的特点，R3、R4两电阻的并联值R34要小于R3，所以根据串联电路中功率分配关系可知P2＞P1＞

7、P34。再根据并联电路中功率分配关系可知P3＞P4，故选项B正确。1.电动机模型如图，电动机由线圈电阻和其他元件组成，电动机工作时，部分电压加在线圈电阻上，大部分电压加在其他元件上用来将电能转化为机械能，此时电路为非纯电阻电路，通电但电动机不工作时，电压全部加在线圈电阻上，此时电路为纯电阻电路。2．电动机的特性：电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和内能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。3．输入功率：电动机的总功率。计算公式：P总＝UI。4．输出功率：电动机做有用功的功率。如图所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)。5．热功

8、率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热＝I2r。6．功率关系：P总＝P出＋P热。7．电动机的效率：η＝。[注意]在非纯电阻电路中，只能用W＝UIt，P＝UI计算电功和电功率；Q＝I2Rt及