1、 5.焦耳定律 5.焦耳定律 5.焦耳定律 教学目标 教学目标1理解电功的概念，知道电功是指静电力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算2理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算3知道电功率和热功率的区别和联系5.焦耳定律 重点难点 重点难点【重点】电功、电功率的概念、公式，焦耳定律、电热功率的概念、公式【难点】电功率和热功率的区别和联系5.焦耳定律 教学建议 教学建议学生学好这节知识是非常必要的，建议教师帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系，防止学生乱套用公式本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验在得出了焦耳定律以后，介绍焦耳定律及其在
2、生活、生产上的应用.5.焦耳定律 新课导入 新课导入【导入一】引入新课教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况学生：(1)电灯把电能转化成内能和光能；(2)电炉把电能转化成内能；(3)电动机把电能转化成机械能；5.焦耳定律 新课导入(4)电解槽把电能转化成化学能教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识【导入二】随着空调、电热器等大功率用电器的增多，全国各地引发的火灾事故也不断增多，每年我国因为用电原因导致火灾的案件占火灾总数的
3、30%以上我们知道一些大功率用电器所用的插座、导线都会因为通电时间长而变得很热，当温度高到一定程度就会引发火灾那么用电器放热与什么因素有关呢？5.焦耳定律 知识必备 知识必备 知识点一 电功1定义：电流流过一段电路，自由电荷在_的作用下发生定向移动，静电力对自由电荷做了功，简称为电功2表达式：_3单位：_，符号为J.静电力 WIUt 焦耳 知识点二 电功率 1定义：电流所做的功与完成这部分功所用_的比值，即单位时间内电流所做的功，叫作电功率 2表达式：P_ 3单位：_，符号为W.4 物 理 意 义：表 示 电 流 做 功 的_ 5额定功率是用电器正常工作时的输出功 率，也 就 是 用 电 器
4、两 端 的 电 压 为_时的功率；在实际使用过程中，用电器两端的电压通常不会刚好是额定电压，此时的功率叫作实际功率5.焦耳定律 知识必备 时间WtIU瓦特快慢额定电压 知识点三 焦耳定律 1焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟_和通电时间成正比(2)表达式：_ 2热功率(1)定义：电流流过导体时释放的热量与释放这些热量所用_的比值，称为(电)热功率(2)表达式：_(3)单位：_，符号为W.5.焦耳定律 知识必备 导体的电阻 QI2Rt 时间 PQt I2R瓦特5.焦耳定律 学习互动 考点一 纯电阻电路中的功率分配及计算想一想 像电烙铁、电熨斗等这样的用电器，电流做
5、功转化成了什么形式的能？电功率与热功率有何关系？学习互动要点总结1电功是电能转化为其他形式的能的量度，即电功在数值上等于电流通过导体时电能转化为其他形式的能的多少计算电功时用公式 WIUt.2电热是电能转化为内能的量度，即电热表示电流通过导体时转化为内能的多少计算电热时用公式 QI2Rt.3对纯电阻电路来说，由于电能全部转化为内能，所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用，即WIUtI2RtU2R t，PIUI2RU2R.5.焦耳定律 学习互动 例1 有分别标有“220 V 100 W”“220 V 60 W”的两个灯泡(1)把它们并联接到220 V的电源上，实际功率各是多少？哪个灯泡更亮？
6、(2)把它们串联接到220 V的电源上，实际功率各是多少？哪个灯泡更亮？5.焦耳定律 学习互动(1)P1100 W，P260 W，100 W 的灯泡更亮(2)P114.1 W，P223.4 W，60 W 的灯泡更亮解析 由 PU2R 得 100 W 的灯泡的电阻 R1U2P12202100 484 ，60 W 的灯泡的电阻 R2U2P2220260 807 .(1)当并联接入 220 V 的电源时，两灯泡两端的电压均为 220 V，则灯泡均正常发光，故 P1100 W，P260 W，100 W 的灯泡更亮(2)当串联接入 220 V 的电源时，I220484807 A 2201291 A所以
7、100 W 灯泡的实际功率 P1I2R114.1 W60 W 灯泡的实际功率 P2I2R223.4 W，则 60 W 的灯泡更亮5.焦耳定律 学习互动 考点二 非纯电阻电路中的功率分配及计算 想一想 含有电动机的电路，正常工作时电流做的功是否等于电热？它的电功率和热功率有何关系？5.焦耳定律 学习互动 要点总结 1从能量转化角度看，电功与电热间的数量关系是WQ，即UItI2Rt.2在非纯电阻电路中，电流做功时电能除转化为内能(电热)外，还要转化为其他形式的能，如机械能、化学能等因而，在非纯电阻电路中，电功大于电热，电功率大于热功率，在计算电功和电热时要用各自的定义式计算即WUIt，PUI，QI
8、2Rt，P热I2R.5.焦耳定律 学习互动 例2 有一个直流电动机，把它接入电压为0.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入电压为2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A.(1)电动机正常工作时的输出功率是多大？(2)如果在电动机正常工作时，转子突然卡住，电动机的发热功率是多大？5.焦耳定律 学习互动(1)1.5 W(2)8 W解析(1)电动机在接入电压为 0.2 V 的电路中时，电动机不转，测得电流是 0.4 A，可知此时的电功等于电热，根据欧姆定律，可求得电动机的线圈电阻rUI 0.5 .当接入电压为2.0 V的电路中时，电流为 1.
9、0 A，电动机正常工作，可知此时电功率为 PUI2.0 W，线圈发热功率为 P 热I2r0.5 W，即电功不等于电热，功率的差值 PP 热1.5 W 以机械功率的形式输出(2)如果在正常工作时电动机转子被卡住，则电流所做的功全部转化为电热，这时 IUr 4 A，P热I2r8 W.5.焦耳定律 学习互动 例3 一台小型电动机在3 V的电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A在30 s内可使该物体被匀速提升3 m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻5.焦耳定律 学
10、习互动(1)0.6 W(2)6 J(3)5 解析(1)电动机的输入功率P 入UI30.2 W0.6 W.(2)电动机提升重物的机械功率P 机Fv4 330 W0.4 W根据能量关系 P 入P 机PQ，电动机的热功率PQP 入P 机(0.60.4)W0.2 W所产生的热量 QPQt0.230 J6 J.(3)根据焦耳定律 QI2Rt，得线圈的电阻RQI2t60.2230 5 .5.焦耳定律 学习互动 5.焦耳定律 备用习题 备用习题1(多选)关于三个公式 PUI，PI2R，PU2R 的适用范围，以下说法正确的是()A第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B在纯电阻电路中，三个公式
11、既可用于求电功率，又可用于求热功率C在非纯电阻电路中，第一个公式可用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D由 UIR 可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求 P 既是电功率，也是热功率5.焦耳定律 备用习题 解析 BC 首先要明确，欧姆定律只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同其次，PUI表示电功率，而PI2R表示热功率因此，在纯电阻电路中，UII2R，消耗的电能全部转化为内能；而在非纯电阻电路中，UII2R，即消耗的电能只有部分转化为内能选项B、C正确5.焦耳定律 备用习题 2如图所示为一电烙铁，电烙铁通电一段
12、时间后，会变的很烫，而连接电烙铁的导线却不怎么热，其主要原因是()A导线有绝缘皮，隔热效果好 B导线较长，散热比电烙铁快 C导线的电阻远小于电烙铁的电阻 D通过导线的电流小于通过电烙铁的电流5.焦耳定律 备用习题 解析 C 由热功率PI2R可知，电烙铁和导线串联，电流相等，导线的电阻远小于电烙铁的电阻，故电烙铁很烫而导线不怎么热，选项C正确5.焦耳定律 备用习题 3(多选)在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻RM1.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是()A电动机的输入电压是5 V B流过电动机的电流是2 A C电动机的效率是80%D整个
13、电路消耗的电功率是10 W5.焦耳定律 备用习题 解析 AB 灯泡恰能正常发光，说明灯泡电压为3 V，电流为2A，电动机的输入电压是8 V3 V5 V，流过电动机的电流是I2 A，选项A、B正确；电动机内阻消耗的功率为I2RM4 W；电动机输入功率为UI52 W10 W，输出功率为6 W，效率为60%，整个电路消耗的电功率是10 W6 W16 W，选项C、D错误 5.焦耳定律 备用习题 4A、B、C三个电阻的UI图像如图所示，若三个电阻上加相同的电压，则_的功率最大；若三个电阻通过相同的电流，则_的功率最大5.焦耳定律 备用习题 答案 C A 解析 对于纯电阻，在电压一定的情况下，电功率跟电阻
14、成反比，电阻最小的电功率最大根据图像知，斜率越小的图像所表示的电阻越小，所以RARBRC，电阻C的电功率最大三个电阻通过的电流相等时，电功率与电阻成正比，电阻大的电功率大，电阻A的电功率最大5.焦耳定律 备用习题 5一台线圈电阻为2 的电动机接在110 V的电路中工作时，通过电动机的电流为10 A，求这台电动机消耗的电功率、发热功率、转化成的机械功率和电动机的效率5.焦耳定律 备用习题 答案 1100 W 200 W 900 W 82%解析 电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率，PIU10110 W1100 W.发热功率P热I2R1022 W200 W.转化成的机械功率PPP热1100
15、W200 W900 W.机 械 效 率 P/P100%900/1000100%82%.5.焦耳定律 自我检测 自我检测1(概念理解)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是()A电功率越大，电流做功越快，电路中产生的热量一定越多BWUIt 适用于任何电路，而 WI2RtU2R t 只适用于纯电阻电路C在非纯电阻电路中，UItI2RtD热量 QI2Rt 适用于任何电路5.焦耳定律 自我检测 A 解析 电功率越大，电流做功越快，相同时间内电流做功越多，但电路中产生的热量不一定越多，A 错误WUIt 是电功的定义式，适用于任何电路，而 IUR只适用于纯电阻电路，B 正确在非纯电阻电路中，电流
16、所做的功等于热量与其他形式的能之和，所以 WQ，即 UItI2Rt，C 正确QI2Rt 是热量的定义式，适用于任何电路中产生的热量，D 正确2(非纯电阻电路电功率)一电动机线圈电阻为 R，在它两端加上电压 U，电动机正常工作，测得通过它的电流为 I，电动机的机械功率是()AI2R BU2R CUII2R DUI5.焦耳定律 自我检测 C 解析 电动机的电功率PUI，热功率P热I2R，所以机械功率是P机PP热UII2R，选项C正确5.焦耳定律 自我检测 3(电功率计算)(多选)不考虑温度对电阻的影响，对一个规格为“220 V 40 W”的灯泡，下列说法正确的是()A接在110 V的电路上时的功率
17、为20 W B接在110 V的电路上时的功率为10 W C接在440 V的电路上时的功率为160 W D接在220 V的电路上时的功率为40 W5.焦耳定律 自我检测 BD 解析 由 P 额U2额R 得灯泡的电阻 R1210 ，当电压为 110 V 时，P10 W，当电压为 440 V 时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P0，选项 B、D 正确5.焦耳定律 自我检测 4(非纯电阻电路电功率)如图251所示，有一 内 电 阻 为 4.4 的电 解 槽 和 一 盏 标 有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A电解槽消耗的电功率为120 W B电解槽的发热功率为60 W C电解槽消耗的电功率为60 W D电路消耗的总功率为60 W图2-515.焦耳定律 自我检测 C 解析 灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得 110 V 电压，且干路电流 II 灯60 W110 V 611 A，则电解槽消耗的电功率 P电P 灯60 W，A 错，C 对；电解槽发热功率 P 热I2R 内1.3 W，B 错；整个电路消耗的总功率 P 总P 电P 灯120 W，D 错5.焦耳定律 自我检测