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2019-2020年高中物理 焦耳定律教案2 新人教版選修3 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 初步了解焦耳定律，并能進(jìn)行有關(guān)計算 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1.電流做功的多少等于 轉(zhuǎn)化為其他形式能的數(shù)量；所謂電流做功，實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場對 的 力在做功，電荷的 減小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。 2.電流通過用電器時把 能全部轉(zhuǎn)化為 能，這樣的電路叫做純電阻電路。 三、提出疑惑 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．理解電流熱效應(yīng)的本質(zhì) 2．掌握焦耳定律，并能進(jìn)行有關(guān)計算 3．理解電功和電熱的關(guān)系，能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中的電功和電熱 二、學(xué)習(xí)過程 1.電功和電功率 （1）電功是電流通過一段電路時，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能（電場能、機(jī)械能、化學(xué)能或內(nèi)能等）的量度。 （2）W= qU=UIt是電功的普適式，P= UI是電功率的普適式，適用于任何電路。 2.焦耳定律和熱功率 （1）電熱則是電流通過導(dǎo)體時，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度. （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（電熱）；P=I2R是熱功率的計算式， 3.電功和電熱 （1）在純電阻電路中：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等。這時電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=. （2）在非純電阻電路中：電流通過用電器是以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的內(nèi)能損失。例如電動機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等.這時電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能（例如電流通過電動機(jī)，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）；另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2R t（電樞的電阻生熱）.這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應(yīng)該是W=E其他＋Q. （3）電功和電熱是兩個不同的物理量，只有在純電阻電路中，電功才等于電熱，W=Q=UIt=I 2R t=；在非純電阻電路中，電功大于電熱，W>Q，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I2Rt計算，兩式不能通用。 例1 一臺電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 Ω，接上220 V電壓后，消耗功率66 W，問： （1）電風(fēng)扇正常工作時通過電動機(jī)的電流是多少？ （2）電風(fēng)扇正常工作時轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動機(jī)的效率是多少？ （3）如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，這時通過電動機(jī)的電流，以及電動機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？ 三、反思總結(jié) 四、當(dāng)堂檢測 1. 用電器兩端電壓220V，這意味著( ) A.1A電流通過用電器時，消耗的電能為220J B.1C正電荷通過用電器時，產(chǎn)生220J的熱量 C.1A電流通過用電器時，電流的發(fā)熱功率為220W D.1C正電荷從電勢高端移到電勢低端時，電場力做功220J 2. 一燈泡標(biāo)有“220V，100W”字樣將其接到110V的電源上(不考慮燈泡電阻的變化)，則有( ) A.燈泡的實(shí)際功率為50WB.燈泡的實(shí)際功率為25W C.通過燈泡的電流為額定電流的 D.通過燈泡的電流為額定電流的 3.下圖電路中，電燈L1、L2都標(biāo)有“220V，100W”；電燈L3、L4都標(biāo)有“220V，40W”．將A、B兩端接入電源，最暗的燈是　 (　 ) A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 4.把兩個相同的電燈分別接在圖中甲、乙兩個電路里，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使兩燈都正 常發(fā)光，兩電路中消耗的總功率分別為和，可以斷定( A.〉 B.〈 C.= D.無法確定 5. 輸電線總電阻為r，輸送的電功率是P，送電電壓為U，則用戶得到的功率為( ) A.P B. C. D. 6.一個直流電動機(jī)所加電壓為U，電流為 I，線圈內(nèi)阻為 R，當(dāng)它工作時，下述說法中錯誤的是 （ ） 　　A．電動機(jī)的輸出功率為U2／R 　　B．電動機(jī)的發(fā)熱功率為I2R 　　C．電動機(jī)的輸出功率為IU-I2R 　　D．電動機(jī)的功率可寫作IU=I2R=U2/R 7.有一個直流電動機(jī)，把它接入0.2V電壓的電路時，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是0.4A，若把它接入2V電壓的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是1A。求： （1）電動機(jī)正常工作時的輸出功率 ； （2）如在正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時電動機(jī)的發(fā)熱功率多大？（提示：電動機(jī)在電路中轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動時為純電阻用電器） 8．某一電動機(jī)，當(dāng)電壓U1=10V時帶不動負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動，這時電流為I1=2A。當(dāng)電壓為U2=36V時能帶動負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時電流為I2=1A。求這時電動機(jī)的機(jī)械功率是多大？ 9．微型吸塵器的直流電動機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3 Ｖ的電壓時，通過的電流為0.3 A，此時電動機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動機(jī)兩端的電壓為2.0 Ｖ時，電流為0.８ A，這時電動機(jī)正常工作，則吸塵器的效率為多少？ 課后練習(xí)與提高 1.關(guān)于電功，下列說法中正確的有( ) A.電功的實(shí)質(zhì)是電場力所做的功 B.電功是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C.電場力做功使電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量的量度 D.電流通過電動機(jī)時的電功率和熱功率相等 2. 一盞電燈直接接在恒定的電源上，其功率為100W，若將這盞燈先接上一段很長的導(dǎo)線后，再接在同一電源上，在導(dǎo)線上損失的電功率是9W，那么此時電燈實(shí)際消耗的電功率將( ) A.大于91W B.小于91W C.等于91W D.條件不足，無法確定 3. A、B、C三個燈泡如圖所示的方式連接時，各自消耗的實(shí)際功率相同，則PA:PB:PC為( 　　) A.1:1:1 B.1:2: 2 C.2:1:1 D.1:4:4 4.圖中R1=4Ω，R2=9Ω，R3=18Ω。通電后 （ ） A．經(jīng)R1和R3的電流之比I1：I3=3：1 B．R1兩端的電壓和R3兩端的電壓之比U1：U3=4：9 C．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2：1：2 D．三個電阻消耗的電功率之比P1：P2：P3=2： 2：1 5. 兩個電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中．欲使這兩個電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是（ ） A．用一個阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián) B．用一個阻值為6Ω的電阻與R2串聯(lián) C．用一個阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián) D．用一個阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián) 6.理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動機(jī)和電熱絲，電動機(jī)帶動風(fēng)葉轉(zhuǎn)動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動機(jī)線圈電阻為R1 ，它與電熱絲電阻值R2 串聯(lián)后接到直流電源上，吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I消耗的功率為P，則有 （ ） A． B． C． D． 7.一臺直流電動機(jī)線圈電阻r =1Ω，與一阻值R=10Ω的電阻串聯(lián)，當(dāng)所加電壓U=150V，電動機(jī)正常工作時電壓表示數(shù)100V，求電動機(jī)消耗的功率及輸出的機(jī)械功率。 　　8.如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個限溫開關(guān)，手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103℃）時會自動斷開；S2是一個自動溫控開關(guān)，當(dāng)溫度低于60℃時會自動閉合，溫度高于80℃時會自動斷開，紅燈是加熱狀態(tài)時的指示燈，它在保溫狀態(tài)下是不亮的，黃燈是保溫狀態(tài)下的指示燈。限流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈的電阻不計。 （1）根據(jù)電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程 （包括加熱和保溫的過程）。 （2）簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，電飯煲能將飯煮熟嗎？ （3）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。 9.一臺國產(chǎn)XQB30—13型全自動洗衣機(jī)說明書中所列的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表，試根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)計算： 額定電壓 220 Ｖ 額定頻率 50 Hz 額定洗衣、脫水功率 360 W 額定洗衣、脫水容量 3 kg 整機(jī)質(zhì)量 33 kg 外形尺寸(長寬高) (5４2550９20)ｍｍ3 (1)這臺洗衣機(jī)在額定電壓下洗衣或脫水時，通過洗衣機(jī)的電流是多大? (2)如洗衣、脫水的累計時間為40 min，則洗衣機(jī)耗電多少? 2.5 焦耳定律 學(xué)案導(dǎo)學(xué)參考答案 (3)電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后電動機(jī)不轉(zhuǎn)時可視為純電阻，通過電風(fēng)扇的電流 I= A=11 A 電動機(jī)消耗的電功率 P=IU=11220 W=2420 W 電動機(jī)發(fā)熱功率 P內(nèi)=I2R=11220 W=2420 W 預(yù)習(xí)內(nèi)容 1.電能 自由電荷 靜電力 電勢能 2.電 內(nèi) 當(dāng)堂檢測 1、D 2、BC 3、C 4、C 5、B 6、AD 7、1.5W，8W 8、31W 9、60％. 課后練習(xí)與提高 1、AC 2、B 3、D 4、AC 5、A 6、AD 7、P=IUM=5100=500W P熱=I2r =25W　 P機(jī)=P-P熱=500-25=475W 8、(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時把手動開關(guān)S1關(guān)閉，這時黃燈短路紅燈亮，電飯堡處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時，S2自動斷開，S1仍閉合待電飯煲中水燒干后，溫度升高到103℃時.開關(guān)S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)由于電飯堡散熱，待溫度下降至70℃時，S2自動閉合，電飯煲重新處于加熱狀態(tài)，待溫度上升到80℃時，又自動斷開，電飯煲再次處于保溫狀態(tài).(2)不能，因?yàn)槿绻婚]合S1，則只能將食物加熱至80℃.(3)設(shè)電飯煲處于加熱狀態(tài)時，功率為P1，