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1、陜西省藍(lán)田縣高中物理 第二章 恒定電流 第二章 恒定電流 2.5 焦耳定律教案 新人教版選修3-1
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能 :
1.理解電功的概念,知道電功是指電場(chǎng)力對(duì)自由電荷所做的功,理解電功的公式,能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
2.理解電功率的概念和公式,能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
3.知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系.
4.知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系,電功大于電熱.
過(guò)程與方法:
通過(guò)有關(guān)實(shí)例,讓學(xué)生理解電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程.
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會(huì)能量守恒定律的普遍性
學(xué)情分析
學(xué)生對(duì)電功和焦耳定律已經(jīng)有所了解,該節(jié)課設(shè)置在
2、電路學(xué)習(xí)的完成之后,順理成章.學(xué)生接受也比較容易,主要是純電阻電路和非純電阻電路中電功率、熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。
重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn):
電功和電熱的計(jì)算
難點(diǎn):
電流做功的表達(dá)式的推導(dǎo),純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中的區(qū)別
4教學(xué)過(guò)程
【導(dǎo)入】復(fù)習(xí)導(dǎo)入
問(wèn)題:用電器通電后,可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量,生活中常用的用電器,其能量的轉(zhuǎn)化情況? 回答:電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能;電爐把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程,就是電流做功的過(guò)程。即電流做功的過(guò)程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程,在轉(zhuǎn)化過(guò)程中,遵
3、循能量守恒,即有多少電能減少,就有多少其他形式的能增加。
問(wèn)題:用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程,就是電流做功的過(guò)程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關(guān)呢?
?【活動(dòng)】師生互動(dòng)
問(wèn)題:如圖所示,一段電路兩端的電壓為U,由于這段電路兩端有電勢(shì)差,電路中就有電場(chǎng)存在,電路中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng),形成電流I,在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?在這個(gè)過(guò)程中,電場(chǎng)力做了多少功?
回答:在時(shí)間t內(nèi),通過(guò)這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。 在這一過(guò)程中,電場(chǎng)力做的功W=qU=IUt
問(wèn)題:電流做功實(shí)質(zhì)上是怎樣的?
回答:電流做功的實(shí)質(zhì)是電路中
4、電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷做功。 對(duì)于一段導(dǎo)體而言,兩端電勢(shì)差為U,把電荷q從一端搬至另一端,電場(chǎng)力的功W=qU,在導(dǎo)體中形成電流,且q=It(在時(shí)間間隔t內(nèi)搬運(yùn)的電荷量為q,則通過(guò)導(dǎo)體截面電荷量為q,I=q/t),所以電場(chǎng)力做功W=qU=IUt。在這段電路中電場(chǎng)力所做的功,也就是通常所說(shuō)的電流所做的功,簡(jiǎn)稱電功。
問(wèn)題:電功的定義式用語(yǔ)言如何表述?定義式?電功的單位有哪些?
回答:電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U,電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。 定義式:W=UIT,在國(guó)際單位制中,電功的單位是焦耳,簡(jiǎn)稱焦,符號(hào)是J.電功的常用單位有:千瓦時(shí),俗稱“度”,符號(hào)是kW·h
5、.
問(wèn)題:1 kW·h的物理意義是什么?1 kW·h等于多少焦?
回答:1 kW·h表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。 1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
【活動(dòng)】師生活動(dòng)
問(wèn)題:在相同的時(shí)間里,電流通過(guò)不同用電器所做的功一般不同。在相同時(shí)間里,電流通過(guò)電力機(jī)車的電動(dòng)機(jī)所做的功要顯著大于通過(guò)電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少,而且還有快慢,如何描述電流做功的快慢呢?
回答:用電功率
問(wèn)題:電功率的定義式用語(yǔ)言如何表述?定義式?單位?
回答:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。 定義式:~(對(duì)任何電路都適用) 單
6、位:瓦(W)、千瓦(kW) 說(shuō)明:利用P=計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。 利用P=IU計(jì)算時(shí),若U是某一時(shí)刻的電壓,I是這一時(shí)刻的電流,則P=IU就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。 問(wèn)題:燈泡接入電路中時(shí),燈泡和電線中流過(guò)相同的電流,燈泡和電線都要發(fā)熱,可是實(shí)際上燈泡熱得發(fā)光,電線的發(fā)熱卻覺察不出來(lái)。這是為什么?
【講授】電熱和熱功率的講解
電熱:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量
熱功率:單位時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 在純電阻電路中(白熾燈、電爐等),電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功等于電熱。
純電阻用電器:電流通過(guò)用電器以發(fā)熱為目的如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡等 在非純電阻電路中,(如電動(dòng)機(jī)
7、),電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,但不可避免的一小部分轉(zhuǎn)化為熱能。
非純電阻用電器:電流通過(guò)用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能力為目的,發(fā)熱不是目的,而是難以避免的熱能損失.例如電動(dòng)機(jī)、給蓄電池充電等
【講授】小結(jié)
小結(jié):
圖表展示電功和電熱的區(qū)別與聯(lián)系。
【練習(xí)】課堂練習(xí)
課堂練習(xí)1:圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)未知電路,測(cè)得它的兩端點(diǎn)a,b之間的電阻是R,在a,b之間加上電壓U,測(cè)得流過(guò)這電路的電流為I,則未知電路的電功率一定是 ( )
A . I2R????? B .U2/R?????? C. UI?????? D.I2R+UI
課堂練習(xí)2:加在某臺(tái)電動(dòng)機(jī)上的電壓是U,電動(dòng)機(jī)消耗的電
8、功率為P,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r,則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的熱功率為 ( )
A.P??? B.U2/r??? C.P2r/U2??? D.P-P2r/U2
課堂練習(xí)3:為了使電爐消耗的電功率減小到原來(lái)的一半,可以采用的措施是( )
A.使電流減半 B.電壓減半
C.使電爐的電阻減半 D.使電壓和電爐的電阻各減一半。
例:如圖所示,有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī),內(nèi)阻r=0.6Ω,R=10Ω,U=160 V,電壓表的讀數(shù)為110 V,求:
(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少?
(2)輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少?
(3)在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少?
(4)電動(dòng)機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少?
【教案】作業(yè)
布置作業(yè):
課本P55,問(wèn)題與練習(xí)全部