第5節(jié)焦耳定律,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解電功、電功率的概念,知道電流做功的實質(zhì).2.能從能量守恒角度理解焦耳定律.3.理解電功與電熱、電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.4.知道純電阻電路與非純電阻電路的特點和區(qū)別,并能利用公式進行有關(guān)計算.,基礎(chǔ)知識,核心要點,學(xué)習(xí)效果,核心素養(yǎng),基礎(chǔ)知識探究,教材探究,知識點一,電功和電功率,【問題導(dǎo)學(xué)】,如圖所示,已知電路兩端的電勢差為U,電路中的電流為I,在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體某截面的電荷量是多少?把這些電荷從左端移到右端,靜電力做功是多少?,答案:ItIUt,【知識梳理】,兩端的電壓,電路中,的電流,通電時間,時間,IUt,UI,焦耳,J,瓦特,W,知識點二,焦耳定律和熱功率,【問題導(dǎo)學(xué)】,(1)在含有白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋的電路中,消耗的電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能?(2)在含有電動機、電解槽的電路中,消耗的電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能?,答案:(1)內(nèi)能(2)在含有電動機的電路中消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能,在含有電解槽的電路中消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和化學(xué)能.,1.焦耳定律(1)內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟成正比,跟導(dǎo)體的及成正比.(2)表達式:Q=.2.熱功率(1)定義:內(nèi)的發(fā)熱量.(2)表達式:P=.(3)物理意義:表示電流發(fā)熱快慢的物理量.,電流的二次方,【知識梳理】,電阻,通電時間,I2Rt,單位時間,I2R,3.純電阻電路與非純電阻電路(1)純電阻電路:電流通過純電阻電路做功時,電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的.(2)非純電阻電路:含有或的電路稱為非純電阻電路.在非純電阻電路中,電流做的功將電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為.或.,內(nèi)能,電動機,電解槽,機械能,化學(xué)能,思考判斷,1.電功W=UIt可以用來計算所有電路中電流所做的功.()2.電功率越大,表示電流做功越多.()3.電熱Q=I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產(chǎn)生的焦耳熱.()4.電功一定等于電熱.()5.電動機消耗了電能,一部分轉(zhuǎn)化為機械能,一部分轉(zhuǎn)化為線圈內(nèi)阻上的電熱.(),核心要點突破,要點一,電功、電熱的比較,1.W=UIt是電功的計算式,P電=UI是電功率的計算式,適用于任何電路.2.Q=I2Rt是電熱的計算式,可以計算任何電路中電流I通過電阻R時在t時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量,P熱=I2R是熱功率的計算式,可以計算任何電路的熱功率.3.只有在純電阻電路中才有電功等于電熱,即W=Q,P電=P熱;而在非純電阻電路中電功大于電熱,即W>Q,P電>P熱.,【例1】(2018貴州貴陽市花溪清華中學(xué)高二測試)(多選)一個電阻接到某電路后,消耗的功率為110W,通過3C的電荷量時,有330J的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,則()A.電阻所加電壓為330VB.通過電阻的電流為1AC.電阻通電時間為3sD.這個電阻的阻值為110,思維導(dǎo)圖,答案:BCD,【針對訓(xùn)練1】(2018廣東肇慶市高二檢測)關(guān)于電功W和電熱Q的說法正確的是()A.在任何電路中都有W=UIt,Q=I2Rt,且W=QB.在任何電路中都有W=UIt,Q=I2Rt,但W不一定等于QC.W=UIt,Q=I2Rt均只有在純電阻電路中才成立D.W=UIt在任何電路中都成立,Q=I2Rt只在純電阻電路中才成立,B,解析:W=UIt是電功的定義式,適用于任何電路,Q=I2Rt是焦耳熱的定義式,也適用于任何電路,如果是純電阻電路W=Q,在非純電阻電路中W>Q,B對,A,C,D錯.,要點二,純電阻電路中電功率的分析與計算,(3)無論是串聯(lián)還是并聯(lián)電路,電路消耗的總功率均等于各電阻消耗的功率之和.,4.額定功率和實際功率的比較,狀元心得,1)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題,比例法求解會使問題簡化,但一定要確定是正比還是反比關(guān)系.2)當(dāng)分析用電器的功率問題時,一定要注意用電器的安全,即不要超過用電器的額定電壓、額定電流.,【例2】(2018河南安陽市三十六中學(xué)高二期中)額定電壓都是110V,額定功率PA=100W,PB=40W的電燈兩盞,若接在電壓是220V的電路上,使兩盞電燈均能正常發(fā)光,且電路中消耗功率最小的電路是(),思路探究(1)要使兩盞電燈均正常發(fā)光,則燈泡兩端的電壓一定是多少?(2)電路的總電壓為220V,消耗總功率最小的電路其總電流在四種情況中有什么要求?答案:(1)220V(2)總電流最小.解析:對燈泡有P=UI=,可知RAUA,且有UB>110V,B燈被燒毀,故選項A錯誤.對于B電路,由于RB>RA,A燈又并聯(lián)變阻器,并聯(lián)電阻更小于RB,所以UB>U并,B燈被燒毀,故選項B錯誤.對于C電路,B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110V,兩燈可以正常發(fā)光;對于D電路,若變阻器的有效電阻等于A,B的并聯(lián)電阻,則UA=UB=110V,兩燈可以正常發(fā)光;比較C,D兩個電路,由于C電路中變阻器功率為(IA-IB)110,而D電路中變阻器功率為(IA+IB)110,所以C電路消耗電功率最小,故選項C正確.答案:C,方法總結(jié),純電阻電路中求解功率的技巧在純電阻電路中,比較用電器的電功率時,要根據(jù)已知條件靈活選用公式,如:(1)用電器電流相同時,用P=I2R比較;(2)若電壓相同時,用P=比較;(3)若電阻相同時,可根據(jù)I或U的關(guān)系比較.,【針對訓(xùn)練2】(2018甘肅武威十六中高二期中)飲水機是一種常見的家用電器,其工作電路可簡化為如圖所示的電路,其中S是一溫度控制開關(guān),當(dāng)水溫升高到一定溫度時,它會自動切換,使飲水機處于保溫狀態(tài);R0是飲水機加熱管的電阻,R是與加熱管串聯(lián)的電阻.下表是從其說明書中摘錄的一些技術(shù)數(shù)據(jù).(不考慮R0,R的電阻受溫度變化的影響,表中的功率均指加熱管的功率),當(dāng)開關(guān)S閉合時,飲水機處于何工作狀態(tài)和R0的阻值為(),B,A.加熱,220B.加熱,90C.保溫,90D.保溫,220,要點三,非純電阻電路中電功率的分析與計算,2.電動機的功率和效率(1)電動機的輸入功率指電動機消耗的總功率:P入=UI.(2)電動機的熱功率是線圈上電阻的發(fā)熱功率,P熱=I2r.(3)電動機的輸出功率是指電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率,P出=IU-I2r.,狀元心得,純電阻電路與非純電阻電路的電功率計算公式比較,【例3】(2018江西撫州二中高二月考)規(guī)格為“220V36W”的排氣扇,線圈電阻為40,求:(1)接上220V的電壓后,排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱的功率;(2)如果接上電源后,扇葉被卡住,不能轉(zhuǎn)動,求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率.,思路探究(1)排氣扇正常工作時為非純電阻電路還是純電阻電路?(2)排氣扇被卡住時為非純電阻電路還是純電阻電路?答案:(1)非純電阻電路.(2)純電阻電路.,答案:(1)35W1W(2)1210W1210W,方法總結(jié),電功和電熱、電功率和熱功率的計算不論是純電阻電路還是非純電阻電路,計算電功時都用W=UIt,功率均用P=UI,熱量都用Q=I2Rt,熱功率均用P=I2R,其他變形只用于純電阻電路.,【針對訓(xùn)練3】(2018福建莆田市二十五中高二期中)如圖所示,有一內(nèi)電阻為4.4的電解槽和一盞標(biāo)有“110V60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則()A.電解槽消耗的電功率為120WB.電解槽的發(fā)熱功率為60WC.電解槽消耗的電功率為60WD.電路消耗的總功率為60W,C,學(xué)習(xí)效果檢測,1.(多選)對任何類型的用電器計算電功率適用的是(),CD,2.(2018長沙雅禮中學(xué)高二測試)(多選)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B.W=UIt適用于任何電路,而W=t只適用于純電阻電路C.在非純電阻電路中,UI>I2RD.焦耳熱Q=I2Rt適用于任何電路,BCD,3.(2018哈爾濱市雙城三中高二期中)電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中,如圖所示,已知電阻R跟電動機線圈的電阻值相等,開關(guān)接通后,電動機正常工作.設(shè)電阻R和電動機M兩端的電壓分別為U1和U2,經(jīng)過時間t,電流通過R做功為W1,產(chǎn)生的熱量為Q1,電流通過電動機做功為W2,產(chǎn)生的熱量為Q2,則有()A.U1Q2D.W1<W2,Q1IR=U1,B錯誤;電流做的功W1=U1It,W2=U2It,故W1<W2,C錯誤;產(chǎn)生的熱量由Q=I2Rt可判斷Q1=Q2,A正確,D錯誤.,4.如圖所示,電源電壓8V,閉合開關(guān)后,電流表A1的示數(shù)為0.2A,電流表A的示數(shù)為0.3A.試求:(1)R1的電功率;(2)1min內(nèi)R2消耗的電能.,解析:由電路圖可知I1=0.2A,I2=0.3A-0.2A=0.1A,(1)P1=UI1=80.2W=1.6W.(2)Q=W=UI2t=80.160J=48J.答案:(1)1.6W(2)48J,核心素養(yǎng)提升,(教師備用),【方法拓展】能量守恒在電路中的應(yīng)用1.電動機是非純電阻用電器,要注意區(qū)分電功率和熱功率,電功率用P總=UI計算,熱功率P熱=I2R,機械功率P機=P總-P熱.2.注意搞清電動機電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,用能量守恒定律來分析問題.,學(xué)長經(jīng)驗分享,【以例示法】(2018湖北恩施市一中高二測試)某一直流電動機提升重物的裝置如圖所示,重物的質(zhì)量m=50kg,電源提供的電壓U=110V,不計一切摩擦.當(dāng)電動機以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物時,電路中的電流I=5.0A,求:,(1)由此可知電動機線圈的電阻R是多少?(2)用此電動機提升質(zhì)量為m=20kg的重物,電動機的輸入功率不變,提升速度是多少?(g取10m/s2),答案:(1)4.0(2)2.25m/s,【科學(xué)技術(shù)社會環(huán)境】,氙氣燈大燈氙氣燈被大批量使用到汽車上,其發(fā)光原理是通過啟動器和電子鎮(zhèn)流器,將電壓提高至23000V以上高壓擊穿氙氣從而導(dǎo)致氙氣在兩個電極之間形成電弧并發(fā)光.由于氙燈是采用高壓電流激活氙氣而形成的一束電弧光,可在兩電極之間持續(xù)放電發(fā)光.氙氣燈光有更舒適的視覺感受,大大減輕了駕駛時眼睛的疲勞度.擁有超長及超廣角的視野,亮光區(qū)域是傳統(tǒng)鹵素?zé)舻?.5倍,能充分提供讓您在高速或崎嶇坎坷道路上行駛的寬廣視野與安全.,示例:很多轎車為了改善夜間行駛的照明問題,在車燈的設(shè)計上選擇了氙氣燈,因為氙氣燈燈光的亮度是普通燈燈光亮度的3倍,但是耗電量僅是普通燈的一半,氙氣燈使用壽命則是普通燈的5倍,很多車主會選擇含有氙氣燈的汽車.若用12V,10000mAh的鋰電池給“12V,30W”的氙氣燈供電,則氙氣燈能持續(xù)亮多久?,答案:4h,