高中物理第二章恒定电流第五节焦耳定律课堂探究学案新人教选修.docx

第五节 焦耳定律课堂探究探究一 电功与电热的比较问题导引如图所示是直流电动机模型，若电源给电动机提供的电压为U，电动机线圈的电阻为R，电动机正常转动时的电流为I，试问：（1）对于以上所给各物理量，关系式UIR是否成立？（2）电动机正常转动时，电动机线圈的发热功率为多少？提示：（1）电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不适用，UIR不成立；（2）正常转动时，线圈的发热功率应根据PI2R求得名师精讲1两种电路的比较2电功与电热的计算公式比较项目电功电热电功与电热的比较电功实质是静电力移动电荷做的功，WqUUIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热，QI2Rt电功与电热的联系与区别纯电阻电路电流做功全部转化为内能：非纯电阻电路电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功WUIt；电热QI2Rt.WQW其他电功率与热功率的关系纯电阻电路中，非纯电阻电路中UII2R，既不能表示电功，也不能表示电热特别提醒 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都可以用WUIt，功率都可以用PUI，电热都可以用QI2Rt，热功率都可以用PI2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路【例1】 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求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻点拨：（1）电动机不转时相当于纯电阻，由欧姆定律求线圈电阻（2）根据能量守恒求电动机正常运转时的输出功率解析：当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值.当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V，则电动机的总功率P总U2I215.02.0 W30.0 W，线圈电阻的热功率P热2.022 W8.0 W，所以P输出P总P热30.0 W8.0 W22.0 W.答案：22.0 W2.0 题后反思 非纯电阻电路中欧姆定律不成立电功率、电热功率只能用PUI和PI2R求解其他功率用能量关系处理触类旁通 若题干中电动机的正常工作状态是匀速提升一个2 kg的物体，该物体竖直上升的速度多大？（g取10 m/s2）解析：物体匀速上升时，有P机mgv所以m/s1.1 m/s.答案：1.1 m/s探究二 串、并联电路中电功率的分析与计算问题导引如图所示，几个同学正在做小灯泡的发光实验请回答以下问题：（1）两个小灯泡是怎么连接的？（2）若两个小灯泡的额定电压均为1.5 V，额定功率分别为0.3 W和0.5 W，按如图所示连接，两灯泡哪一个较亮？提示：（1）两个灯泡是串联的；（2）两个灯泡的电阻分别为7.5 、4.5 ，因通过两个灯泡的电流相等，由PI2R知，功率为0.3 W的灯泡亮名师精讲1串联电路：PI2R.（1）.（2）P总P1P2.2并联电路：.（1）.（2）P总P1P2.特别提醒 无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和【例2】 关于电功和电热，下面说法正确的是（）A任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt，且WQB任何电路中的电功WUIt，电热QI2Rt，且W有时不等于QC电功WUIt在任何电路中都适用，QI2Rt只在纯电阻电路中适用D电功WUIt，电热QI2Rt，只适用于纯电阻电路点拨：WUIt和QI2Rt两公式的适用条件是判断问题的依据解析：WUIt适用于求一切电路中的电功，QI2Rt适用于求一切电路中的电热在纯电阻电路中，WQ，在非纯电阻电路中，WQ.B选项正确答案：B题后反思 处理电路中的能量转化问题时，一要明确电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，二要清楚题目求解的是电功还是电热，再选用相应的公式求解触类旁通 下列求解电热的公式中，对所有