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一、第五節(jié)焦耳定理（1學(xué)時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1、理解電功率和電功率的概念，以及公式的數(shù)學(xué)意義。 了解實(shí)際功率和額定功率。 2 了解電功率與電熱的關(guān)系。 理解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適配條件。 21世紀(jì)教育網(wǎng)3知道非純內(nèi)阻電路中電能與其他形式能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系，電功率小于電熱。 4 能用能量轉(zhuǎn)換和守恒的觀(guān)點(diǎn)解決帶電機(jī)的簡(jiǎn)單非純內(nèi)阻電路問(wèn)題。 （二）過(guò)程與方法 通過(guò)相關(guān)實(shí)例，讓中學(xué)生理解電壓做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程。 21世紀(jì)教育網(wǎng)（三）情感心態(tài)與價(jià)值觀(guān)通過(guò)學(xué)習(xí)，我們可以進(jìn)一步感受到能量守恒原理的普遍性。 3、重點(diǎn)難點(diǎn)： 重點(diǎn)：區(qū)分掌握電功率和電熱的估算難點(diǎn)：電路上以中學(xué)生為主
2、對(duì) 的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系缺乏感性認(rèn)識(shí)，難以接受。 4、教學(xué)過(guò)程： （1）備考要點(diǎn)及授課內(nèi)容：串并聯(lián)定律、歐姆定理及綜合應(yīng)用。 提問(wèn)并介紹新課 1. 通過(guò)以上學(xué)習(xí)，我們可以知道導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下是定向相連的。 電場(chǎng)力對(duì)定向連接的電荷做功嗎？ （做功，做正功） 2 電場(chǎng)力做功會(huì)導(dǎo)致能量的轉(zhuǎn)化，電能會(huì)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 舉幾個(gè)大家熟悉的例子：電能和機(jī)械能，比如電動(dòng)機(jī)。 電能 內(nèi)能，如電暖器。 電能 物理能，例如電解槽。 本課將重點(diǎn)研究電路中的能量。 (2)新課講解——第5節(jié)焦耳定理1電功與電功率 (1)電功的定義：電場(chǎng)力對(duì)電路中定向連通電荷所做的功，簡(jiǎn)稱(chēng)電功，一般也稱(chēng)為電壓成就。 以W.為代表：就是能量守恒原理
3.在電路中的表現(xiàn)。 即電壓做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程。 在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量守恒，即電能減少多少，其他形式的能量也減少多少。 【注】功是能量轉(zhuǎn)換的量度。 電壓做多少功就是電能減少多少并轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉(zhuǎn)換和守恒的關(guān)鍵電路。 在第一章中，我們學(xué)習(xí)了電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功。 若電荷q在電場(chǎng)力的作用下從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，AB兩點(diǎn)的電位差為UAB，則電場(chǎng)力所做的功為W=qUAB。 對(duì)于一段導(dǎo)體，兩端電位差為U，電荷q從一端移動(dòng)到另一端，電場(chǎng)力W=qU的功，在導(dǎo)體中產(chǎn)生電壓， q=It，（在時(shí)間間隔t內(nèi)輸送的電量為q，則通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷為q，I=q/t），所以W=qU=IUt.this
4、是電場(chǎng)力在電路中所做的功的表示，即電功。 表達(dá)式：W=Iut 【解釋】： 表達(dá)式的數(shù)學(xué)意義：一段電路上的電壓工作與該段電路兩端的電流成反比，電路中電流的硬度與電氣化時(shí)間。 適用條件：I、U恒壓不隨時(shí)間變化。 單位：焦耳（J）。 1J=1VAs (2) 電功率的定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電壓所做功的表達(dá)式： P=W/t=UI（適用于任何電路） 上式表明作用在電壓上的功率P一段電路等于電路兩端的電壓I和電流U的乘積。 單位：瓦特（W）。 1W=1J/s 21世紀(jì)教育網(wǎng)額定功率與實(shí)際功率 額定功率：家用電器正常工作所需的電流稱(chēng)為額定電流，在此電流下消耗的功率稱(chēng)為額定功率。 實(shí)際功率：家用電器在實(shí)際電流下的功率。 實(shí)際功率 P real = IU, U
5、 、I為家電兩端實(shí)際電流和通過(guò)家電的實(shí)際電壓。 這里需要指出的是，推導(dǎo)過(guò)程中沒(méi)有利用特殊電路或家用電器的特性，電功和電功率的表達(dá)式適用于任何電流，電流不隨時(shí)間變化。 簡(jiǎn)而言之，這里的W=IUt是電場(chǎng)力所做的功焦耳定律非純電阻公式，消耗的總電能，以及電能轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。 21世紀(jì)教育網(wǎng)絡(luò)的電壓通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生熱量，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 這就是電壓的熱效應(yīng)，描述它的定量定律就是焦耳定理。 中學(xué)生通常認(rèn)為W=IUt，而根據(jù)歐姆定理，U=IR，所以得出W=I2Rt，電壓做這么多功，放出的熱量為Q=W=I2Rt。 這里有一個(gè)錯(cuò)誤，可以讓中學(xué)生思考并找出來(lái)。 毛病出在Q=W，怎么看出電壓所做的功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的增加呢？ 有沒(méi)有可能同時(shí)變身為其他方式？ 英國(guó)
6、中國(guó)化學(xué)家焦耳經(jīng)過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)研究，提出了焦耳定理。 2 焦耳定理電壓發(fā)熱效應(yīng) (1)焦耳定理內(nèi)容：電壓通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電壓硬度、導(dǎo)體內(nèi)阻和通電時(shí)間的平方成反比。 表達(dá)式：Q=I2Rt 【解釋】：對(duì)于純內(nèi)阻電路（只含有白熾燈、電爐等電熱器的電路），電流所做的功全部用來(lái)形成熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)阻能量，所以電功W等于電熱Q； 此時(shí)W=Q=UIt=I2Rt (2)熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 即P=Q/t=I2R 【注】都是電壓和功率的表達(dá)，只是數(shù)學(xué)意義不同。 適用于所有電路，但該公式只適用于純內(nèi)阻電路，不適用于非純內(nèi)阻電路（富含電機(jī)和電解槽的電路）。對(duì)于不純內(nèi)阻電路中的能量轉(zhuǎn)換，電能不是既轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能
7. 可以等。 這時(shí)WQ。 即W=Q+E other or P=P heat+P other, UI=I2R+P other 引導(dǎo)中學(xué)生分析P56樣題（從能量轉(zhuǎn)換和守恒開(kāi)始）再增加兩題如圖圖中（1）電機(jī)的效率。 (2) 如果電機(jī)因?yàn)槟撤N原因卡住，此時(shí)電機(jī)消耗了多少功率？ 最后通過(guò)“思考與討論”加深理解。 注意不適用于非純內(nèi)阻電路。 (3)小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容做一個(gè)簡(jiǎn)單的小結(jié)。 并比較了UIt和I2Rt的區(qū)別和聯(lián)系，從能量轉(zhuǎn)換和守恒的角度解釋了純內(nèi)阻電路和非純內(nèi)阻電路中電功和電熱的關(guān)系。 在純內(nèi)阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，所以電功W等于電熱Q； 在不純的內(nèi)阻電路中，一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能量（如機(jī)械能、化學(xué)能）焦耳定律非純電阻公式，所以電功W小于電熱Q.21世紀(jì)教育網(wǎng)（四）鞏固新課： 1.復(fù)習(xí)課本內(nèi)容 2.完成P57題和習(xí)題：作業(yè)2、4，習(xí)題1、3、5。建議1證明后，相應(yīng)的推論應(yīng)包括在串聯(lián)和并聯(lián)電路的定律中。 補(bǔ)充練習(xí)：如上圖所示為使用直流電機(jī)舉起重物的裝置。 重物重量m=50kg。 電源提供恒定電流U=110V，忽略各處的摩擦。 提重物時(shí)，電路中電流硬度為I=5A，求電機(jī)線(xiàn)圈內(nèi)阻R（g=10ms2）。 (4)