《焦耳定律的綜合應(yīng)用》教案教學(xué)目標(biāo)知識要點(diǎn)課標(biāo)要求1．焦耳定律的綜合計(jì)算能夠利用電能、電功率、焦耳定律的表達(dá)式進(jìn)行綜合計(jì)算，明確每一個公式的使用條件2．焦耳定律在生活中的應(yīng)用能用焦耳定律的知識來解釋生活中的現(xiàn)象，分析相關(guān)的問題eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學(xué)過程))新課引入出示課件，展示問題：過春節(jié)的時候，爸爸送給小涵一個如圖所示的電動玩具汽車，一段時間后，小涵在玩耍時不小心將玩具車的電動機(jī)卡住無法轉(zhuǎn)動了，且很快就聞到了焦糊味道，你能夠解釋這種現(xiàn)象嗎？這節(jié)課我們就為大家來解決這個問題。合作探究探究點(diǎn)一焦耳定律的綜合計(jì)算活動1：出示課件，展示問題：首先讓學(xué)生討論、分析出思路，然后再交流，得出答案。典例1（2014?眉山）某校師生自制一臺電烘箱而設(shè)計(jì)的簡化電路圖及技術(shù)參數(shù)如下，R1和R2均為電熱絲且電阻值恒定．額定電壓220V正常工作電流高溫檔5A低溫檔2A根據(jù)師生們的設(shè)計(jì)，求：

（1）電烘箱在高溫檔正常工作時每分鐘可產(chǎn)生的熱量．（2）電熱絲R1的阻值．（3）電烘箱在低溫檔時正常工作時，R2的功率．思路導(dǎo)引：（1）利用公式P=是否可以分析電路圖中低溫檔和高溫檔的電路圖。（2）能否正確的選擇出公式進(jìn)行計(jì)算。格式：解：（1）高溫檔時，只R1接入電路，由機(jī)器銘牌可知，電流為5A，電壓為220V，

則Q=W=UI高t=220V×5A×60s=66000J；

（2）高溫檔時，由歐姆定律得：R1==44Ω；

（3）低溫檔時，兩電阻為串聯(lián)，低溫檔總功率：P=UI低=220V×2A=440W，R1的功率P1=I低2R=（2A）2×44Ω=176W；

所以P2=P-P1=440W-176W=264W．拓寬延伸：（2014?廈門）如圖是小林家里電熱水器的工作原理圖，兩根加熱管電阻相同．電熱水器功率有高、中、低三檔．當(dāng)S1斷開，S2接b時，其功率為低檔，大小為1000W．（1）請指出電熱水器的高、中檔功率分別是多少瓦．（不必寫出推導(dǎo)過程）（2）小林選用某功率檔加熱水箱里的50L水，水溫升高40℃用了40min，求此過程電熱水器的效率。[水的比熱容c=4.2×103J/（kg·℃）]【點(diǎn)撥】（1）當(dāng)S1斷開，S2接b時，兩加熱管電阻串聯(lián)；當(dāng)S1閉合，S2接a時，加熱管電阻并聯(lián)；當(dāng)S1閉合，S2接b時，電路為一根加熱管電阻的簡單電路；根據(jù)電阻的串并和P=求出電熱水器的高、中檔功率；（2）知道水的體積，根據(jù)密度公式求出水的質(zhì)量，根據(jù)Q吸=cm△t求出水吸收的熱量，根據(jù)W=Q吸=Pt求出不計(jì)熱量損失時的加熱功率然后確定加熱檔位，再根據(jù)W=Pt求出消耗的電能，利用η=×100%求出過程電熱水器的效率?！咀灾鹘獯稹繗w納總結(jié)：在分析用電器的多檔位問題時，主要明確，高溫檔是功率最大，低溫檔時功率最小，但用電器無論是處于高溫檔還是低溫檔，用電器接入電路的電壓是一定的，故將分析檔位問題轉(zhuǎn)化為分析電阻問題．再結(jié)合歐姆定律、電功率的有關(guān)計(jì)算公式展開分析，得出答案．探究點(diǎn)二利用焦耳定律解釋生活現(xiàn)象活動1：出示課件，展示問題，讓學(xué)生交流、討論闡明每一個小組的解題思路。典例2小明家搞裝修，為了美觀，想把所有電線都埋藏在墻壁里（俗稱走暗線）．小明在查閱有關(guān)資料時了解到：埋藏在墻壁里的電線，要整條鋪設(shè)，不能在墻壁里中途接駁．請你運(yùn)用電學(xué)的相關(guān)知識解釋其道理．（提示：導(dǎo)線接駁處的電阻增大）思路：由焦耳定律知道，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方、電阻大小和通電時間成正比．導(dǎo)線接駁處與其他導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，通電時間是相同的，而導(dǎo)線接駁處電阻比較大，由焦耳定律可知電阻大的產(chǎn)生的熱量越多，據(jù)此分析。解答：在家庭電路中，導(dǎo)線接駁處因接觸不良，該處的電阻較大，因?yàn)閷?dǎo)線接駁處與其他導(dǎo)線串聯(lián)在電路中，所以通過的電流相等、通電時間相等，由公式Q=I2Rt可知接駁處產(chǎn)生的熱量較多，往往比別處更容易發(fā)熱，甚至引起火災(zāi)。歸納總結(jié)：利用焦耳定律來解釋生活中的相關(guān)現(xiàn)象時，首先從題意中獲取信息，找出題意中的變量和定量，結(jié)合公式Q=I2Rt展開分析。板書設(shè)計(jì)第2課時焦耳定律的綜合應(yīng)用教學(xué)反思本節(jié)課是焦耳定律內(nèi)容的延伸，故在授課的過程中我采用利用焦耳定律來解決生活中的實(shí)際問題導(dǎo)入新課，讓學(xué)生領(lǐng)悟出生活中的物理知識。然后切入主題。從電路的多檔位問題應(yīng)用入手，在處理綜合計(jì)算問題時，我首先出示例題，讓學(xué)生在思維與思維的碰撞中得出解答問題的思路?？偨Y(jié)出解答問題的方法技巧。為了使學(xué)生對知識應(yīng)用自如，我還設(shè)置了拓寬延伸的試題，讓學(xué)生在利用焦耳定律的同時，體會到生活中的物理。由于這節(jié)內(nèi)容的是一個難點(diǎn)，導(dǎo)致在處理例題的計(jì)算時，不能夠全面的照顧到每一位同學(xué)，使得有些同學(xué)還存在一知半解的狀況，希望在以后的教學(xué)中注意這一方面。知能演練提升能力提升1.將規(guī)格都是“220V150W”的一臺電風(fēng)扇、一臺電視機(jī)和一只電烙鐵分別接入家庭電路中,正常工作相同時間,以下說法正確的是()A.三個用電器均能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.根據(jù)R=U2C.三個用電器消耗的電能一樣多D.三個用電器產(chǎn)生的熱量相等2.陳師傅在檢修一只1000W的電爐時,發(fā)現(xiàn)電爐絲斷了一小截,他用一段較細(xì)一些但由同種材料制成的電爐絲將殘缺部分補(bǔ)接至原長,這樣再接入原電路中時,其實(shí)際發(fā)熱功率將()A.小于1000WB.等于1000WC.大于1000W D.無法判斷3.當(dāng)溫度下降到很低時,部分導(dǎo)體電阻會突然消失,這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象,假如白熾燈燈絲、電動機(jī)內(nèi)線圈、電飯鍋的發(fā)熱板、電熨斗發(fā)熱電阻都是用超導(dǎo)材料制作的,則通電后下列說法正確的是()A.燈仍發(fā)光B.電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且效率比原來更高C.電飯鍋仍能煮飯D.電熨斗仍能熨衣服4.關(guān)于電熱和電熱器有以下幾種說法,正確的是()A.電熱只有積極作用而無消極作用B.電熱器的電阻越大,電流通過它時產(chǎn)生的熱量就越多C.電爐、電烤箱、電吹風(fēng)、電熨斗、電風(fēng)扇等都是電熱器D.500W的電熱器連續(xù)正常工作2h就消耗1kW·h的電能5.下圖是探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。兩個透明容器中密封著等量的空氣,通電一段時間后,右側(cè)U形管中液面高度差比左側(cè)的大。下列說法正確的是()A.左側(cè)容器中電阻絲的阻值比右側(cè)容器中的大B.該裝置用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流大小的關(guān)系C.該裝置可以用來探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量跟電阻大小的關(guān)系D.U形管中液面高度發(fā)生變化是由U形管中液體的熱脹冷縮造成的6.電爐中的電阻絲通電一段時間后變得很燙,而連接的導(dǎo)線卻不怎么熱,主要原因是()A.通過導(dǎo)線的電流小于通過電阻絲的電流B.導(dǎo)線的絕熱皮隔熱C.導(dǎo)線的電阻遠(yuǎn)小于電阻絲的電阻D.導(dǎo)線散熱比電阻絲快7.如圖甲所示,把電阻R與燈L接在3V的電源上,電阻R與燈L的U-I圖像如圖乙所示,當(dāng)S閉合時,電路消耗的功率為W,通電2min電阻R產(chǎn)生的熱量為J。

8.甲、乙兩只電爐分別標(biāo)有“220V500W”和“220V1000W”字樣,把它們串聯(lián)在220V的電路中。在相同時間內(nèi)產(chǎn)生熱量較多的是,將它們并聯(lián)在電路中,產(chǎn)生熱量較多的是(選填“甲”或“乙”)。串聯(lián)時甲電爐消耗的電功率與并聯(lián)時甲電爐消耗的電功率的比為。

★9.探究電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量與什么因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中。如圖甲和乙所示,兩透明容器中密封著等質(zhì)量的空氣,兩容器中的電阻絲串聯(lián)起來連接到電源兩端,通電一定時間后,比較兩個U形管中液面高度差的變化。(1)在圖甲中,通過兩電熱絲的電流;該實(shí)驗(yàn)是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的的關(guān)系。

(2)圖乙所示實(shí)驗(yàn)是探究電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與通過導(dǎo)體的的關(guān)系。

(3)在該實(shí)驗(yàn)中,我們是通過觀察U形管中液面的來比較各容器中電熱絲產(chǎn)生熱量的多少的。

(4)英國物理學(xué)家焦耳通過大量實(shí)驗(yàn),最先精確地確定了電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的成正比,跟成正比這個規(guī)律,即焦耳定律,其表達(dá)式為。

探究創(chuàng)新★10.電吹風(fēng)是現(xiàn)代家庭常用的電器,右圖是小華家中使用的電吹風(fēng)。使用過程中,她發(fā)現(xiàn)電吹風(fēng)既可以吹熱風(fēng),又可以吹冷風(fēng)。根據(jù)這個現(xiàn)象她斷定:在電吹風(fēng)中有帶有風(fēng)扇的電動機(jī)和可以發(fā)熱的電熱絲。根據(jù)電吹風(fēng)能夠單獨(dú)輸出冷風(fēng)的現(xiàn)象,她認(rèn)為電動機(jī)和電熱絲是并聯(lián)的。圖甲、乙是她根據(jù)現(xiàn)象分析畫出的兩個電路圖。(1)你認(rèn)為上述兩個電路,哪一個更符合實(shí)際情況?(2)小華查看說明書得知,該型號電吹風(fēng)的正常工作電壓為220V,且吹熱風(fēng)時的功率為460W,吹冷風(fēng)時的功率為20W,求電吹風(fēng)正常工作且吹熱風(fēng)時,電熱絲的功率、電阻及1min內(nèi)電流通過電熱絲所產(chǎn)生的熱量。知能演練·提升1.C電烙鐵工作時,能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電風(fēng)扇、電視機(jī)工作時,其消耗的電能不只是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,還會轉(zhuǎn)化為其他能量,故A錯誤。雖然三個用電器的規(guī)格相同,但公式R=U2P只適用于純電阻用電器,即利用該公式能計(jì)算電烙鐵的電阻,不能計(jì)算電風(fēng)扇和電視機(jī)的電阻,事實(shí)上它們的電阻也是不相同的,故B錯誤。三個用電器都在額定電壓下工作,實(shí)際功率相同,都是150W,由W=Pt可知,相同時間內(nèi)三個用電器消耗的電能一樣多,故C正確。電烙鐵工作時,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此正常工作相同時間,電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多,故2.A由題意可知,修補(bǔ)電路所用的電爐絲與原來的電爐絲長度、材料相同,但橫截面積較小,因此電爐絲修補(bǔ)后的電阻比原來增大了,根據(jù)公式P=U2R可知,在U不變,R增大時,P將減小,因此選項(xiàng)3.B白熾燈發(fā)光、電飯鍋煮飯、電熨斗熨衣服都是利用電流熱效應(yīng)來工作的,假如它們用超導(dǎo)材料制作,由于電阻為0,根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt,可知它們都不能工作。而電動機(jī)工作時電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,由于電流熱效應(yīng),同時線圈發(fā)熱,如果線圈電阻為0,則電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,減少了能量損耗。4.D電熱既有利也有害,選項(xiàng)A錯誤;根據(jù)Q=I2Rt,電流通過電熱器產(chǎn)生的熱量由電流I、電阻R和通電時間t共同決定,電阻越大,產(chǎn)生的熱量不一定越多,選項(xiàng)B錯誤;電吹風(fēng)、電風(fēng)扇不是電熱器,選項(xiàng)C錯誤;500W的電熱器連續(xù)正常工作2h,消耗的電能W=Pt=0.5kW×2h=1kW·h,故選項(xiàng)D正確。5.C容器中的兩個電阻絲串聯(lián),通過它們的電流I與通電時間t相同,由焦耳定律Q=I2Rt可知,左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻,故A錯誤;在裝置中,容器中的兩個電阻絲串聯(lián),通過它們的電流I與通電時間t相同,左邊容器中的電阻小于右邊容器中的電阻,所以實(shí)驗(yàn)是為了探究電流產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系,故B錯誤,C正確;U形管中液面高度發(fā)生變化是由透明容器中密封著等量的空氣的熱脹冷縮造成的,故D錯誤。6.C電爐在使用時,電阻絲和導(dǎo)線串聯(lián),I電阻絲=I導(dǎo)線,通電時間t相同,因?yàn)镼=I2Rt,R電阻絲>R導(dǎo)線,所以電流產(chǎn)生的熱量:Q電阻絲>Q導(dǎo)線,從而出現(xiàn)電阻絲熱得發(fā)燙,但跟電爐絲連接的導(dǎo)線卻不發(fā)燙的現(xiàn)象,故C符合題意。7.解析由題圖甲可知,電阻R與燈L并聯(lián)接在3V的電源上,因并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,則電阻R與燈L的電壓都為3V;由題圖乙可知,通過電阻R與燈L的電流IR=IL=0.3A,電路中的總電流I=IR+IL=0.3A+0.3A=0.6A,電路消耗的功率P=UI=3V×0.6A=1.8W;通電2min電阻R產(chǎn)生的熱量Q=WR=UIRt=3V×0.3A×2×60s=108J。答案1.81088.解析由P=U2R得,電爐的電阻R=U2P,因?yàn)榧?、乙兩只電爐的額定電壓相同,額定功率P甲<P乙,所以甲、乙兩只電爐的電阻R甲>R乙,通過甲、乙兩只電爐的電流I甲=I乙,根據(jù)Q=I2Rt可知,在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q甲>Q乙,故串聯(lián)時產(chǎn)生熱量較大的是甲;將它們并聯(lián)在220V電路上,根據(jù)并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,即U甲=U乙=220V,可知兩電爐的實(shí)際功率等于額定功率,即P甲=500W,P乙=1000W,根據(jù)Q=W=Pt可知,在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q甲<Q乙,故并聯(lián)時產(chǎn)生熱量較大的是乙;甲電爐的電阻為R甲=U額2P額甲=(220V)2500W=96.8Ω,乙電爐的電阻為R乙=U額2P額乙=(220V)21000W=48.4Ω,串聯(lián)在220V電路中甲消耗的實(shí)際功率為P實(shí)甲=I實(shí)2R甲=UR甲+R乙2×R甲=220V96答