1、2.5焦耳定律學(xué)習(xí)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1. 從電能向其他形式能轉(zhuǎn)化的角度理解電功及電功率 2. 掌握焦耳定律的內(nèi)容，能運(yùn)用焦耳定律進(jìn)行計(jì)算 3.從能量的轉(zhuǎn)化理解電功和電熱的區(qū)別，知道純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別 （二）過程與方法 通過推導(dǎo)電功的計(jì)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(jià)值觀 通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育探究一：電功和電功率閱讀教材53頁電功和電功率，回答以下問題；（ 時(shí)間 2分鐘）問題：1電流做功的實(shí)質(zhì)是什么？答：電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力在做功.推導(dǎo)電流做功的表達(dá)式 下面我們根據(jù)學(xué)

2、過的知識(shí)推導(dǎo)一下下面我們根據(jù)學(xué)過的知識(shí)推導(dǎo)一下電功的公式。電功的公式。W=qUq=ItW=IUt電流在一段電路中所做的功電流在一段電路中所做的功W等等于這段電路中的電流于這段電路中的電流 I 、電路兩端的、電路兩端的電壓電壓U、通電時(shí)間通電時(shí)間 t 三者的乘積三者的乘積3、單位：焦耳、單位：焦耳(J)一、電功一、電功W=IUt2、公式、公式:1、定義：電場(chǎng)力、定義：電場(chǎng)力(或電流或電流)所做的功所做的功. 電功普適公式電功普適公式1、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功. 物理意義：表示電流做功的快表示電流做功的快慢慢電流在一段電路上做功的功率電流在一段電路上做功的功率P

3、等于等于 電流電流I與這段電路兩端的電壓與這段電路兩端的電壓U的乘積的乘積3、單位：瓦、單位：瓦(W) 千瓦千瓦(kW)二、電功率二、電功率P =W/t=IU2、公式、公式: 普適公式普適公式 用電器銘牌上所標(biāo)的功率是額定功率， 用電器只有在額定電壓下工作的功率才等于額定功率 用電器在實(shí)際電壓下工作的功率是實(shí)際功率幾種常見家用電器的額定功率幾種常見家用電器的額定功率 電器彩電電熨斗電冰箱微波爐臺(tái)燈額定電壓（V）220220220220220額定功率（W）15030080010015080012004060額定功率和實(shí)際功率探究二：焦耳定律 問題：電流在通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體要發(fā)熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這

4、就是電流的熱效應(yīng)。 那么，電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)呢？ 電流 電阻 時(shí)間我們可以設(shè)計(jì)什么樣的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證我們的猜想呢？ 實(shí)驗(yàn)原理：用電阻絲加熱煤油，測(cè)出煤油溫度升高了多少，轉(zhuǎn)換成導(dǎo)體放出熱量的多少進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)方案：1.保持電流、通電時(shí)間不變，只改變電阻，分析電阻與熱量的關(guān)系 2.保持電阻、通電時(shí)間不變，只改變電流，分析電流與熱量的關(guān)系。 3.保持電流、電阻不變，只改變通電時(shí)間，分析通電時(shí)間與熱量的關(guān)系。焦耳定律實(shí)驗(yàn)視頻 焦耳定律實(shí)驗(yàn).kux焦耳定律的理論推導(dǎo)焦耳定律的理論推導(dǎo)推導(dǎo)：推導(dǎo)： 電能電能全部全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：轉(zhuǎn)化為內(nèi)能： Q=W=IUt歐姆定律：歐姆定律：U=IRQ=I2

5、 R t焦耳定律：焦耳定律：電電流流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量熱量Q跟電流跟電流I的二次方成正比，跟的二次方成正比，跟導(dǎo)體導(dǎo)體的電阻的電阻R 及及通電時(shí)間通電時(shí)間 t 成正比成正比 Q=I2R t公式公式:三、焦耳定律三、焦耳定律3、單位：焦、單位：焦(J) 電熱普適公式電熱普適公式1、定義、定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量.四、熱功率四、熱功率熱功率熱功率P等于通電導(dǎo)體中電流等于通電導(dǎo)體中電流 I 的二次的二次方與導(dǎo)體電阻方與導(dǎo)體電阻R 的乘積的乘積P=Q/t=I2R2、公式、公式:3、單位：瓦、單位：瓦(W) 千瓦千瓦(kW) 普適公式普適公式探究三：純電阻和非純電阻電路中

6、電功和電熱的比較、電功率和熱功率的比較思考并討論：電路中電流對(duì)導(dǎo)體做的功是否等于導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量呢？ 探究實(shí)驗(yàn)：電風(fēng)扇1臺(tái)、干電池2節(jié)、電壓表和電流表各 1 只、導(dǎo)線若干。 先測(cè)出電風(fēng)扇的直流電阻，然后分別測(cè)出電風(fēng)扇卡住和工作時(shí)的電功率和熱功率。運(yùn)行情況物理量 電電 壓壓 U（V） 電電 流流 I（A）電功率電功率（UI）（W）熱功率熱功率 I2R（W）卡住卡住 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 純電阻電路純電阻電路: 非純電阻電路非純電阻電路:電能電能 內(nèi)能內(nèi)能電能電能 內(nèi)能內(nèi)能+其它形式的能其它形式的能 I2RtIUt=電功 = 電熱:電功率=熱功率：P = I U = U2/R = I2R =P熱 IUt I2

7、RtRMWQW=+外=+PPP電熱其他例題：一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是例題：一個(gè)電動(dòng)機(jī)，線圈電阻是0.4 ，當(dāng)，當(dāng)它兩端所加的電壓為它兩端所加的電壓為220V時(shí)，通過的電流時(shí)，通過的電流是是5A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少多少?解法一解法一: :電動(dòng)機(jī)的熱功率為電動(dòng)機(jī)的熱功率為:P:P熱熱I I2 2R R消耗的電功率為消耗的電功率為:P:P電電IUIU電動(dòng)機(jī)所做機(jī)械功的功率電動(dòng)機(jī)所做機(jī)械功的功率: P: P機(jī)機(jī)P P電電P P熱熱IUIUI I2 2R R電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為: :W WP P機(jī)機(jī)t=(IUt=(IU一一I

8、I2 2R)t=(5R)t=(5220-220-5 52 20.4)0.4)60 J6.560 J6.510104 4 J J解法二解法二: :根根據(jù)能量守恒定律得據(jù)能量守恒定律得: : IUt = IIUt = I2 2Rt +WRt +W故故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為: :W=(IU-IW=(IU-I2 2R)t=(5R)t=(5220-220-5 52 20.4)0.4)60 J 60 J 6.5 6.510104 4 J J當(dāng)堂練習(xí) 1下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是（ ） A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 BW=IUt適用

9、于任何電路，而 只適用于純電阻的電路 C在不是純電阻的電路中， D焦耳熱 適用于任何電路22UWI RttR=2UII R2QI Rt= 2一只電爐的電阻絲和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)線圈電阻相同，都為R，設(shè)通過它們的電流相同(電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn))，則在相同時(shí)間內(nèi)() A.電爐和電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量相同 B.電動(dòng)機(jī)消耗的功率大于電爐消耗的功率 C.電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)兩端電壓 D.電爐和電動(dòng)機(jī)兩端電壓相等 3理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R1，它與電熱絲電阻值R2串聯(lián)后接到直流電源上，吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I，消耗的功率為P，則有

10、() APUI BPI2(R1R2) CPUI DPI2(R1R2) 4有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是1A。求： （1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率 ； （2）如在正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率多大？1.電功電功: IUtW = =2.電功率電功率: IUtWP= = =3.電熱電熱: RtIQ2=對(duì)純電阻電路: 電功=電熱電功率=熱功率對(duì)非純電阻電路:電功=電熱+ 對(duì)外做功電功率=熱功率+ 輸出功率2QPI Rt=4.4.熱功率：熱功率：生活不相信眼淚，惟有不停

11、地奮斗，才能不斷地完美.祝祝您您 （二）過程與方法 通過推導(dǎo)電功的計(jì)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(jià)值觀 通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育實(shí)驗(yàn)方案：1.保持電流、通電時(shí)間不變，只改變電阻，分析電阻與熱量的關(guān)系 2.保持電阻、通電時(shí)間不變，只改變電流，分析電流與熱量的關(guān)系。 3.保持電流、電阻不變，只改變通電時(shí)間，分析通電時(shí)間與熱量的關(guān)系。焦耳定律實(shí)驗(yàn)視頻 焦耳定律實(shí)驗(yàn).kux運(yùn)行情況物理量 電電 壓壓 U（V） 電電 流流 I（A）電功率電功率（UI）（W）熱功率熱功率 I2R（W）卡住卡住 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 解法二解法二: :根根據(jù)能量守恒定律得據(jù)能量守恒定律得: : IUt = IIUt = I2 2Rt +WRt +W故故電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為: :W=(IU-IW=(IU-I2 2R)t=(5R)