2019_2020版高中物理第二章5焦耳定律课件新人教版.pptx

5 焦耳定律,学习目标,1.理解电功、电功率的概念,知道电流做功的实质.2.能从能量守恒角度理解焦耳定律.3.理解电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.4.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别,并能利用公式进行有关计算.,课前预习,课堂探究,随堂演练,课前预习 掌握新知,知识梳理,一、电功和电功率,两端的电压,电路中,的电流,通电时间,时间,IUt,UI,焦耳,J,瓦特,W,二、焦耳定律和热功率 1.焦耳定律 (1)内容:电流通过导体产生的热量跟 成正比,跟导体的 及 成正比.,(2)表达式:Q= . 2.热功率 (1)定义: 内的发热量. (2)表达式:P= . (3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量.,电流的二次方,电阻,通电时间,I2Rt,单位时间,I2R,(2)非纯电阻电路:含有 或 的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中,电流做的功将电能除了转化为内能外,还转化为 或 .,3.纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路:电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的 .,内能,电动机,电解槽,机械能,化学能,科学思维,1.思考判断,(1)电功与电能的单位相同,电功就是电能.( ) (2)电功W=UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功.( ) (3)电功率越大,表示电流做功越多.( ) (4)电热Q=I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.( ) (5)电功一定等于电热.( ) (6)电动机消耗了电能,一部分转化为机械能,一部分转化为线圈内阻上的电热.( ),2.思维探究 (1)家庭中用灯泡照明,亮度大的灯电阻大还是亮度小的电阻大?,答案:家庭中的用电器是并联的,所有用电器两端的电压是一样的,亮度大的灯电功率大,所以电流大,电阻等于电压与电流的比值,所以亮度大的灯泡电阻小. (2)用电炉烧水时,炉盘内的电炉丝被烧得通红,产生大量的热,而连接电炉的导线却不怎么热,这是什么原因? 答案:通电导线跟电炉丝是串联在一起的,通过它们的电流相等,而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线的电阻要大得多.由焦耳定律Q=I2Rt知在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多.,要点一 电功、电热的比较,课堂探究 突破要点,探究导学 在日常生活中,经常会用到家用小电器,例如电吹风、电熨斗等,它们都会分为几挡,像电吹风可以吹凉风、暖风和热风. (1)你知道如何计算它们消耗的电能吗? (2)如何计算它们产生的电热?消耗的电能全部转化为电热吗?,答案:(1)用电功的计算式W=IUt来求消耗的电能. (2)用电热的计算式Q=I2Rt来求电热.含有小电机的用电器消耗的电能一部分转化为机械能,一部分转化为电热,例如电吹风;纯电阻的用电器消耗的电能全部转化为电热,例如电熨斗.,要点归纳 1.W=IUt是电功的计算式,P电=IU是电功率的计算式,适用于任何电路.,2.Q=I2Rt是电热的计算式,可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量,P热=I2R是热功率的计算式,可以计算任何电路的热功率. 3.只有在纯电阻电路中才有电功等于电热,即W=Q,P电=P热;而在非纯电阻电路中电功大于电热,即WQ,P电P热.,BCD,学霸笔记,(教师备用) 例1-1:(2019贵州贵阳花溪清华中学测试)(多选)一个电阻接到某电路后,消耗的功率为110 W,通过3 C的电荷量时,有330 J的电能转化为内能,则( ) A.电阻所加电压为330 V B.通过电阻的电流为1 A C.电阻通电时间为3 s D.这个电阻的阻值为110 ,BCD,针对训练1 (2019黑龙江哈尔滨月考)(多选)一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为R,它们接在不同的电路中,通过的电流相同,经过相同时间,则下列说法正确的是( ) A.电炉和电动机产生的电热相等 B.电动机消耗功率大于电炉消耗功率 C.电炉两端电压小于电动机两端电压 D.电炉和电动机两端电压相等,ABC,解析:因为电热Q=I2Rt,所以当电流I、电阻R都相等时,在相同时间内产生电热也相等;电炉两端的电压U1=IR,但电动机输入电能除发热外还要使电动机转动,其电压U2=IR+U,所以电炉两端电压小于电动机两端电压,由P=IU可知电动机消耗功率大于电炉消耗功率.,要点二 纯电阻电路中电功率的分析与计算,探究导学 随着家用电器的增多,特别是空调、电热器等大功率用电器的使用,因用电造成的火灾事故不时出现,对人民的生命财产安全造成重大威胁.据统计绝大部分火灾的事故原因是导线以及导线与插座或开关等元件接头处温度升高而导致的. (1)电流通过导体为什么会发热?产生的热量与哪些因素有关呢? (2)导线接头处为何容易温度升高?,答案:(1)因为导体有电阻,电流通过时会产生电热而使导线温度升高.由焦耳定律公式Q=I2Rt知,产生的热量与流过导体的电流、导体的电阻和通电时间有关. (2)由于接头处连接时易形成电阻,电流通过时产生电热而导致温度升高.,(3)无论是串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率均等于各电阻消耗的功率之和.,4.额定功率和实际功率的比较,例2 (2019山东临沂月考)如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 )时会自动断开;S2是一个自动温控开关,当温度低于60 时会自动闭合,温度高于80 时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,它在保温状态下是不亮的,黄灯是保温状态下的指示灯.限流电阻R1=R2=500 ,加热电阻丝R3=50 ,两灯的电阻不计.,答案:(1)不能 (2)121,(1)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗? (2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比.,解析:(1)不能,因为如果不闭合S1,S2自动闭合、断开,则只能将食物加热至80 .,学霸笔记,在纯电阻电路中,比较用电器的电功率时,要根据已知条件灵活选用公式,如: (1)用电器电流相同时,用P=I2R比较;,(3)若电阻相同时,可根据I或U的关系比较.,(教师备用) 例2-1:额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的电灯两盏,若接在电压是220 V的电路上,使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是( ),C,针对训练2 (2019内蒙古鄂尔多斯一中月考)如图所示,D为一插头,可接入电压恒定的照明电路中,a,b,c为三只相同的大功率电炉.a靠近电源;b,c离用户电灯L很近,但离电源较远(输电线电阻不能忽略).关于电炉接入电路后对电灯的影响,下列说法中正确的是( ) A.使用电炉a时对电灯的影响最小 B.使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时小 C.使用电炉c时对电灯几乎没有影响 D.使用电炉a或b或c时对电灯影响几乎一样,A,解析:由于电炉a靠近电源,通过a的电流,没有通过后面的输电线,不会引起输电线上电压降,接通与不接通对电路没有影响,则使用电炉a时对电灯的影响最小,故A正确.使用电炉b时,通过输电线的电流增大,输电线上的电压降落增大,电灯两端的电压减少,功率减少.所以使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大,故B错误.c离电源较远,c靠近电灯,使用c时,通过输电线的电流增大,输电线上的电压降落增大,电灯两端的电压减少,功率减少,故C错误.b,c离电源都较远,对电灯影响几乎一样,都比使用a时对电灯的影响大,故D错误.,要点三 非纯电阻电路中的电功率与计算,探究导学 电流通过用电器以转化为内能以外的形式的能为目的,发热不可避免,这样的电路为非纯电阻电路.例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.问:在含有电动机、电解槽的电路中,消耗的电能转化为什么形式的能?,答案:在含有电动机的电路中消耗的电能转化为内能和机械能,在含有电解槽的电路中消耗的电能转化为内能和化学能.,2.电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率指电动机消耗的总功率,P入=IU. (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率,P热=I2r. (3)电动机的输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率,P出=IU-I2r.,例3 (2019四川翠屏区校级检测)在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V.这台电动机正常运转,求:,(1)电动机的内电阻; (2)输入电动机的电功率; (3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量.(g取 10 m/s2),审题指导:,(2)这台电动机正常运转时,电动机的输入功率为P=U2I2=15 V2 A=30 W;,答案:(1)2 (2)30 W (3)2.2 kg,学霸笔记,电功和电热、电功率和热功率的计算 不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,计算电功时都用W=IUt,功率均用P=IU,热量都用Q=I2Rt,热功率均用P=I2R,而利用欧姆定律推导出的电功、电功率、电热、热功率的各种形式的表达式只用于纯电阻电路.,(教师备用) 例3-1:(2019江西抚州二中月考)规格为“220 V 36 W”的排气扇,线圈电阻为40 ,求: (1)排气扇正常工作时转化为机械能的功率和发热的功率;,答案:(1)35 W 1 W,(2)如果接上电源后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率.,答案:(2)1 210 W 1 210 W,针对训练3 (2019福建莆田二十五中检测)如图所示,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,C,随堂演练 检测效果,A,2.(2019内蒙古集宁一中月考)一只普通的家用照明白炽灯正常发光时,通过它的电流强度值与下列哪一数值较为接近( ) A.0.2 A B.2 A C.20 A D.0.02 A,A,3.(2019浙江台州模拟)如图所示是某品牌电动平衡车,其部分参数如表所示,其中标准里程是满电时在平坦路面以舒适速度行驶测试所得,则该电动平衡车( ),C,A.充电器