第五節(jié)焦耳定律目標(biāo)導(dǎo)航學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道電功及電功率，了解電能和其他形式的能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系．2．知道焦耳定律的物理意義，掌握焦耳定律在生活中的應(yīng)用．3．了解電功和電熱的區(qū)別，知道純電阻電路和非純電阻電路．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別．2．純電阻電路和非純電阻電路的計(jì)算．新知初探·自主學(xué)習(xí)一、電功和電功率1．電功(1)定義：靜電力對(duì)電荷__________所做的功.(2)表達(dá)式：W＝qU＝_____.(3)大?。弘娏髟谝欢坞娐分兴龅墓Φ扔谶@段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的乘積．(4)單位：_____，符號(hào)為J.定向移動(dòng)IUt焦耳(5)物理意義：反映電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少．2．電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功．(2)表達(dá)式：P＝_____.(3)大?。弘娏髟谝欢坞娐飞献龉Φ墓β蔖等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積．(4)單位：_____，符號(hào)為W.(5)物理意義：表示電流做功的_____．IU瓦特快慢二、焦耳定律[自主探究]給白熾燈、電烙鐵、電爐等電熱元件通電，電流做功時(shí)將電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能，所以產(chǎn)生的電熱等于電功，即Q＝W＝UIt，根據(jù)歐姆定律得：U＝IR，代入上式后有：Q＝I2Rt.成功發(fā)現(xiàn)1．焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成_____，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成_____．(2)表達(dá)式：Q＝I2Rt.2．熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)放出的熱量．(2)表達(dá)式：P＝_____.正比正比I2R想一想一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電壓U＝220V，電流I＝2A,線圈電阻R＝10Ω，由P＝UI計(jì)算得：P＝440W，由P＝I2R計(jì)算得：P＝40W．為什么計(jì)算結(jié)果不同？提示：由P＝UI求出的功率是電流的做功功率,由P＝I2R求出的功率是用電器的熱功率，兩者一般是不相同的，只有在純電阻用電器中兩者才相同．要點(diǎn)探究·講練互動(dòng)要點(diǎn)1串、并聯(lián)電路中電功率的分析與計(jì)算1．電功率與電阻的關(guān)系特別提醒：(1)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題，比例法求解會(huì)使問題簡(jiǎn)化，但一定要找準(zhǔn)是正比還是反比關(guān)系．(2)當(dāng)分析用電器的功率問題時(shí)，既要分清用電器的特點(diǎn)，還要明白求的是總功率還是發(fā)熱功率．如圖2－5－1所示，兩個(gè)小燈泡L1和L2串聯(lián)接在P、Q兩點(diǎn)間，L1和L2的銘牌上分別標(biāo)有“3V,6W”、“6V,3W”，求PQ間允許加的最大電壓為多少？(假定小燈泡電阻不變)【思路點(diǎn)撥】欲使P、Q間所加電壓U最大，保證每個(gè)燈泡都不被燒毀，只需保證不超過兩個(gè)燈泡允許通過的最大電流中的較小者就行，所以判定額定電流大小即可．例1圖2－5－1【答案】

6.75V【名師點(diǎn)評(píng)】抓住串聯(lián)電路電流相等的特性，保證不超過允許通過的最大電流的較小者I，I即為電路中允許通過的最大電流，這是串聯(lián)電路允許加最大電壓、消耗最大功率的條件．變式訓(xùn)練1.如圖2－5－2所示電路中，R1、R2都是4W、100Ω的電阻，R3是1W、100Ω的電阻，則A、B間允許消耗的最大功率是(

)圖2－5－2答案：A要點(diǎn)2純電阻電路和非純電阻電路1．兩種電路的比較兩種電路比較內(nèi)容純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器特別提醒：(1)計(jì)算電功和電功率，公式W＝UIt、P＝UI對(duì)任何電路都適用．(2)計(jì)算電熱和熱功率，公式Q＝I2Rt、P熱＝I2R對(duì)任何電器都適用.注意區(qū)分電功和電熱．(2012·泉州五中高二檢測(cè))微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻一定，把它接入電壓為U1＝0.2V的電路時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得此時(shí)流過電動(dòng)機(jī)的電流是I1＝0.4A；若把電動(dòng)機(jī)接入電壓為U2＝2.0V的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是I2＝1.0A，求：(1)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R.(2)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率及吸塵器的效率．例2(3)如果電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,電動(dòng)機(jī)此時(shí)的發(fā)熱功率(設(shè)此時(shí)線圈未被燒壞)．【思路點(diǎn)撥】題干中“電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)”，說明此時(shí)為純電阻電路，“電動(dòng)機(jī)正常工作”,說明此時(shí)為非純電阻電路，要弄清兩類電路的處理方法．【答案】

(1)0.5Ω

(2)1.5W

75%

(3)8W【規(guī)律總結(jié)】

(1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)是一個(gè)純電阻元件．當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，此時(shí)是非純電阻元件．(2)電動(dòng)機(jī)是非純電阻時(shí)，要注意區(qū)分電功率和熱功率，電功率P總＝UI，熱功率P熱＝I2R,機(jī)械功率P機(jī)＝P總－P熱．變式訓(xùn)練2.如圖2－5－3所示，電路電壓為60V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R＝2Ω，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻R0＝1.6Ω，電壓表的示數(shù)為50V，電動(dòng)機(jī)正常工作，求電動(dòng)機(jī)的輸出功率．圖2－5－3答案：210W交通工具問題本類試題往往以生活中的交通工具為載體，考查純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別以及公式的選用、能量守恒定律等．解題時(shí)首先要認(rèn)清電路的形式，找準(zhǔn)各個(gè)物理量之間的關(guān)系，合理選用公式，用能量的觀點(diǎn)解題．熱點(diǎn)示例·創(chuàng)新拓展[經(jīng)典案例]

(14分)一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出的技術(shù)參數(shù)如下表．質(zhì)量M＝70kg的人騎著此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力f恒為車和人總重力的k倍，k＝0.02.取g＝10m/s2.求：規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁鐵電動(dòng)機(jī)車型26吋電動(dòng)自行車額定輸出功率120W整車質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載重120kg額定電流3.5A(1)此電動(dòng)自行車的電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常工作時(shí)的效率；(2)僅在電動(dòng)機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下