（新课标）高中物理 2.5 焦耳定律教案 新人教版选修31 (2).doc

2.4 焦耳定律【教学目标】1理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。2了解电功和电热的关系。了解公式q=i2rt（p=i2r）、q=u2t/r（p=u2/r）的适应条件。3知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。重点：区别并掌握电功和电热的计算。难点： 区别电功和电热【自主预习】 1.能量转化 电炉通电时， 能转化为 能；电动机通电时， 能转化为 能；蓄电池充电时， 能转化为 能；电能转化成其他形式能的过程就是 的过程，电流做功的多少 电能转化为其他形式能的数量。2.电功 自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动，结果电荷的电势能 ，其他形式的能 。电流在一段电路中所做的功等于这段电路 、 、 三者的乘积。计算式为w= 。3.电功率 电流做的功叫电功率。用 表示电功率，表达式为p= 。电流在一段电路上做功的功率p等于 与这段电路 的乘积。4.焦耳定律内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的电阻及通电时间成 。这个关系最初是 由实验得到的。5.表达式 q= 。6.热功率 的发热量通常称为热功率，表达式为p= 。7.电功与热量的关系 纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路： 非纯电阻电路： 电功与热量：在纯电阻电路中： 在非纯电阻电路中： 【典型例题】一、基本概念的理解【例1】3关于电功和焦耳热，下列说法错误的是()a在纯电阻电路中，计算电功可用公式wi2rtb在非纯电阻电路中，计算电功可用公式wi2rtc在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式qi2rtd在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式qiut【例2】一根电阻丝，通过2 c的电荷量所消耗的电能是8 j若在相同的时间内通过4 c的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()a4 v,16 jb8 v,16 jc4 v,32 j d8 v,32 j二、电功和电热的区别【例3】 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 v，电流为0.3 a松开转轴，在线圈两端加电压为2 v时，电流为0.8 a，电动机正常工作求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？【例4】、某一用直流电动机提升重物的装置如图1所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压u=110v，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90ms的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度i=5a。求电动机线圈电阻r（g=10ms2）。图1【课后练习】1.家用电饭锅有两种工作状态，一是锅内水烧开前的加热状态，一是水烧开后的保温状态，其电路如图254所示r1是一电阻，r2是加热用的电阻丝，则电饭锅()as闭合时为保温状态bs断开时为加热状态cs闭合时为加热状态ds断开时为保温状态2在电动机正常工作时，每秒钟电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是()a电功等于电热b电功等于电热的2倍c电功等于电动机输出的机械能d电热仅为电功的一部分3用一个额定电压为220 v的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响，那么()a当线路电压为110 v时，煮沸一壶水需要2t sb当线路电压为110 v时，煮沸一壶水需要4t sc当线路电压为55 v时，煮沸一壶水需要4t sd当线路电压为55 v时，煮沸一壶水需要16t s4关于三个公式：(1)pui；(2)pi2r；(3)p，下列叙述正确的是()a公式(1)适用于任何电路的电热功率b公式(2)适用于任何电路的电热功率c公式(1)、(2)、(3)适用于任何电路电功率d以上都不正确5一只普通的家用照明白炽灯，额定功率为40 w，正常发光时，通过它的电流与下列哪一个值较为接近()a20 a b2 a c0.2 a d0.02 a6两只灯泡l1、l2分别标有“110 v,60 w”和“110 v,110 w”，另外有一只滑动变阻器r，将它们连接后接入220 v的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路() 7如图5所示电路，电动机m转动起来后，将滑动变阻器的滑动触头向左移动时，电动机中产生的电热q随电压表测得的电压u和电流表测得的电流i而变化的情况是(电动机线圈的电阻可以认为是不变的)()aq跟电流i的平方成正比bq跟电压u的平方成正比cq跟电压u与电流i的乘积成正比dq跟电压u与电流i的比值成正比8两个电阻，r18 ，r22 ，并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是()a用一个阻值为2 的电阻与r2串联b用一个阻值为1 的电阻与r2串联c用一个阻值为6 的电阻与r1串联d用一个阻值为2 的电阻与r1串联9.一幢居民楼住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等停电时，用欧姆表测得a、b间的电阻为r；供电后，各家电器同时使用，测得a、b间电压为u，进线电流为i，如图6所示，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是()api2r bpu2/rcpiu dp10.一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3v，电流为0.3a。松开转轴，在线圈两端加电压为2 v时，电流为0.8 a，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?11一辆电动自行车的铭牌上给出了如下表的技术参数：规格后轮驱动直流电机车型26电动自行车额定输出功率120 w整车质量30 kg额定电压40 v最大载量120 kg额定电流3.5 a质量为m70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f阻恒为车和人总重的k0.02倍g取10 m/s2.求：(1)此车电机的内阻和正常工作时的效率(2)在电机正常工作时，人骑车行驶的最大速度(g取10 m/s2)答案：例1.答案b例2. 答案d解析利用wqu可求出电压u1，再由i可以求出u2，然后利用wqu求w2.设电阻丝电阻为r，开始所加电压u1，则w1q1u1即82u1，故u14 v.设后来所加电压为u2，产生的热量为w2，则i2又i1由得u2u14 v8 vw2q2u248 j32 j例3答案1.6 w0.96 w解析电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r 1 电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为：p入i1u10.82 w1.6 w电动机的机械功率p机p入ir1.6 w0.821 w0.96 w例4课后练习1. 答案cd2.答案d3. 答案bd解析由公式qt，煮沸一壶水所需的热量为qt j当电压变为原来的时，所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s，选项b正确当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16t s，选项d正确.4.答案d5.答案c解析家用照明白炽灯的额定功率为40 w，额定电压为220 v，根据pui，可得电流大约为0.2 a.6. 答案b解析根据p=可知，灯泡、的电阻，灯泡的连接方式，要么串联，要么并联，根据电压跟电阻成正比分配，两灯泡串联接入220 v的电路，要使每盏灯泡的电压均为110 v，应在电阻大的l1上并联电阻7. 答案a解析由于电动机是非纯电阻电路，电功不等于电热，电热qi2rt，与电流的平方成正比但不能认为qui.8. 答案a9.答案cd10.电动机不转动时，其消耗的电能全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得，电动机线圈内阻r=1.电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为p入=i1u1=0.82w=1.6w.电动机的机械功率为p机=p入-=0.96w.11.答案(1)1.63 85.7%(2)6 m/s解析(1)由表可知，电机的输出功率为p出120