第5课时 焦耳定律.doc

第五课时 焦耳定律教材分析本节从能量转化的角度理解电功和电热，区分纯电阻电路与非纯电阻电路教材没有通过实验归纳引入焦耳定律，而是从能量守恒定律分析得出的这里又一次应用了功能关系的思想电功和电热的区别是本节课的重点WUIt，WI2Rt，Wt等公式的应用条件是本节课的难点课标解读1. 从电能向其他形式能的转化理解电功及电功率，理解电功和能量转化的关系2. 知道焦耳定律的物理意义，关注焦耳定律在生活、生产中的应用3. 从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路导学过程引入新课电流流经用电器通过电流做功把电能转化为其他形式的能电功WUIt电功率PUI纯电阻电路和非纯电阻电路(能量守恒)电热：QI2Rt归纳总结：电功、电热的关系，各公式适用范围、条件知识应用巩固练习提出问题导入新课：电流通过电炉、电动机和日光灯等用电器时，电能各转化成什么形式的能？本节课我们来共同学习这些内容温故知新1. 用电器：把电能转化为其他形式的能的装置2. 电流经过用电器时做的功：如果用电器两端电压为U，通过用电器的电流为I，则在t时间内电流做功：WUIt.用电器消耗的电能为UIt.新知梳理1. 电功和电功率(1)电功：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、_、通电时间t三者的乘积，即W_.(2)电功率：电流做功的功率，等于电流I和电路_的乘积即P_.(3)在国际单位制中，电流、电压、时间的单位分别是_、_、_.电功、电功率的单位分别是_和_2. 焦耳定律(1)电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的_(2)焦耳定律的公式Q_.(3)热功率：单位时间内电流做功产生的_公式为_(4)在纯电阻的电路里，电功_电热，电功率_热功率(5)非纯电阻电路：电流做功除转化为内能外，还转化为_(6)在非纯电阻电路里，电功_电热，电功率_热功率3. 用电器的功率(1)额定功率：_.当用电器以额定功率工作时，其两端所加电压为_(2)实际功率：_，为使用电器不被烧坏，要求用电器的_不大于_小试身手1. 对于连入电路的各个灯泡而言，亮度大的灯泡()A. 两端的电压大B. 通过的电流大C. 灯泡的电阻大 D. 消耗的电功率大2. 关于电功的说法中，不正确的是()A. 导体内电场力移送电荷做的功叫做电功B. 电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程C. 电流做功消耗的能量是由电源提供的D. 电功就是电能3. 关于三个公式：PUI、PI2R、P的适用范围，以下说法正确的是()A. 第一个公式普遍适用于电功率，后两式普遍适用于求电热功率B. 在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用求电热功率C. 在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二公式可用于求电热功率，第三个公式没有意义D. 由UIR可知三个公式没有任何分别，它们表达相同的意义，既是电功率，也是热功率4. 标有“220 V25 W”的灯泡甲与标有“24 V25 W”的灯泡乙相比较，下列说法中正确的是()A. 甲灯比乙灯亮B. 两灯均正常发光时亮度一定相同C. 甲灯电阻比乙灯大D. 甲灯额定电流一定小于乙灯额定电流探究讨论用电器正常工作时都需要消耗电能，试分析电风扇和电炉正常工作时的能量转化有何不同？电风扇正常工作时主要将消耗的能量转化为机械能，同时由于导体电阻的存在伴随着产生焦耳热，即电风扇将电能转化为机械能和内能；而电炉消耗电能全部转化为焦耳热，因此电风扇为非纯电阻用电器，电炉为纯电阻用电器讲练大课堂一、电功及电功率1. 电功电流做的功，实质上是电场力移送电荷做的功电功WUIt适用于任何电路在纯电阻电路中，WUItI2Rtt.电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就表明有多少电能转化为其他形式的能2. 电功率计算电功率的普适公式为P和PUI.电功率表示电流做功的快慢用电器实际消耗的电功率与其额定功率之间的关系，完全取决于用电器两端所加的实际电压与额定电压的关系UU额时，PP额；UU额时，PP额；UU额时，PP额例1 一根电阻丝，通过2 C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()A. 4 V,16 J B. 8 V,16 J C. 4 V,32 J D. 8 V,32 J点拨WUIt、qIt、I三个公式相结合便可轻松解决反馈平台1. 把家用电炉的电阻丝剪去一小段后，继续使用，在同样的时间内则()A. 由PI2R知，电炉的功率减小B. 由PUI知，电炉的功率不变C. 由P知，电炉的功率增大D. 无法确定电炉功率的变化情况二、焦耳定律1. 电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的部分叫做电热2. 焦耳定律：QI2Rt是电流热效应的规律，只要计算电热都要用焦耳定律3. 热功率是指单位时间的发热量P.因此P热I2R适用于任何电路例2电阻R1和R2分别标有规格“100 4 W”和“12.5 8 W”，将它们串联起来之后，能承受的最大电压是()A. 30 VB. 90 VC. 22.5 VD. 25 V点拨两电阻串联后的最大电流为较小的额定电流反馈平台2. 两个用电器的额定电压都是6 V，额定电流分别是0.1 A和0.3 A把这两个用电器并联后接在电压为8 V的电路中，要使它们正常工作，应附加多大电阻？怎样连接？该电阻热功率多大？三、电功与电热1. 在纯电阻电路中电流做功将电能全部转化为内能，此时有WQ，即UItI2RtPt.2. 在非纯电阻电路中，如含有电动机的电路中电能转化为内能和机械能，即UItI2RtE机；在含有电解槽的电路中电能转化为内能和化学能，即UItI2RtE化在这种情况下，电功只能用WUIt计算，电热只能用QI2Rt计算3. 电功和电热的数量关系：WQ，即UItI2Rt.当且仅当电路为纯电阻电路时取等号例3如图所示，有一个提升重物用的直流电动机，电阻为r0.6 ，电路中固定电阻R10 ，电路两端的电压U160 V，电压表的示数U110 V，则通过电动机的电流是多少？电动机的输入功率和输出功率各是多少？点拨在处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能的转化和守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系而求解反馈平台3. (改编题)有一直流电动机电枢电阻为1 ，在12 V电压下正常工作，已知电动机的机械功率为20 W，则这时通过电动机的电流为多大？误区警示在电功率问题中，关键要清楚PUI是总功率，也就是消耗的电功率消耗的电能可转化为内能，也可转化为机械能，也可转化为化学能等，各种各样的用电器其实是把电能转化为其他能量的装置不管什么用电器，UI一定是它消耗的电功率比如电力公司收电费，就是收UIt对应的数值，并不关注转化成了什么能量而热功率PI2R仅仅是转化成内能的部分电功率，显然UII2R.【例】 如图所示，电阻R和电动机M串联接到电路中已知电阻R跟电动机线圈电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2；经过时间t，电流通过电阻R做功W1，产生的电热为Q1；电流通过电动机M做功W2，产生的电热为Q2，则()A. U1U2，Q1Q2B. W1W2，Q1Q2C. W1W2，Q1Q2 D. W1I2Rt而对于电阻R，W1I2Rt，因此有W2W1，U2U1，而电热Q1Q2.正解AD相关链接焦耳定律的微观解释电子在电场作用下得到的与漂移速度有关的动能为km由于电子在碰撞后平均定向运动速度为0，所以上式所决定的动能就是碰撞时传递给金属的动能设在单位时间内，每一电子平均碰撞次，由气体分子运动论可知，在单位时间内，金属单位体积内的自由电子由碰撞而传给金属的总能量为pknE2E2 第五课时 焦耳定律同步测评【基础巩固 轻松过关】1. 关于电功和电功率，下列说法中正确的是()A. 电流做功就是电场力对电荷做功，从而把电能转化为其他形式的能B. 电功率越大，电流做功越多C. 电功率越大，电流做功越快D. 在相同时间内，额定功率越大的用电器，电流做功一定越多2. 一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内()A. 电炉放热与电动机放热相等 B. 电炉两端电压小于电动机两端电压C. 电炉两端电压等于电动机两端电压 D. 电动机消耗的功率大于电炉的功率3. 如图所示L1、L2是两个不同的小灯泡，a，b间有恒定电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是()A. L1亮度不变，L2变暗 B. L1变暗，L2变亮C. 电路消耗的总功率减小 D. 经过滑动变阻器的电流减小4. 不考虑温度对电阻的影响，对于一个“220 V40 W”的灯泡，下列说法中正确的是()A. 接在110 V的电路上时的功率为20 W B. 接在110 V的电路上时的功率为10 WC. 接在440 V电路上时的功率为160 W D. 接在220 V电路上时的功率为40 W5. 规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈的电阻为40 ，求接上220 V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热功率如果接上电压后，扇叶被卡住，不能转动，求此时电动机消耗的功率和发热功率【考题试练 锋芒初显】6. 下面列出不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目：BC65B电冰箱额定电压 220 V 工作频率 50 Hz 额定功率 70 W 耗电荷量 0.8(kWh)/24 h根据铭牌上提供的信息，判断下列说法中正确的是()A. 正常工作时电风扇中流过的电流最小B. 正常工作时电风扇消耗的电功率最小C. 在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电多D. 在24小时内正常使用的电冰箱比连续运转的电风扇耗电少7. (改编题)“神舟”六号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的，由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应，“神舟”六号飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池，在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23 %，单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电压，可获得0.1 A的电流，则每秒钟照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是()A. 0.24 JB. 0.25 JC. 0.26 JD. 0.28 J8. (2010珠海测试)如图所示电路中，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，电动机中产生的热功率P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)()A. P跟电流I的平方成正比B. P跟电压U的平方成正比C. P跟电压U与电流I的乘积成正比D. P跟电压U与电流I的比值成正比9. (2010深圳检测)有一直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A求电动机正常工作时的输出功率有多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？10. 由电源引到某工地的一只“220 V100 W”的灯泡亮度比较暗，若实际功率只有81 W，而电源电压为220 V不计灯泡灯丝的电阻随温度的变化，则输电线上损失的电功率是多少？第五课时 焦耳定律答案小试身手1.答案D 2.答案D 3.答案BC 4.答案BCD例1解析设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则W1q1U1即82U1，可得U14 V.设后来所加电压为U2，电功为W2，则I2，又I1解得U2U14 V8 V，W2q2U248 J32 JD正确答案D反馈平台1.解析电炉可视为纯电阻电器，电阻丝剪去一段后，电阻变小而电压U不变，因此由P可知电炉的功率增大，选项C正确答案C例2解析R1、R2的额定电流分别为I1 A0.2 A，I2 A0.8 A.由于R1中允许通过的最大电流也就是串联电路中允许通过的最大电流，有UmaxI1(R1R2)0.2(10012.5)V22.5 V.答案C反馈平台2.解析(1)两个用电器的额定电压都是6 V，并联后接到6 V的电路上就能正常工作；而现在电路的电压是8 V，大于6 V，故应串联一个分压电阻Rx，使其分担2 V的电压，这个分压电阻通过的电流，应等于通过两用电器的电流之和，电路连接情况如图所示I0.1 A0.3 A0.4 ARx 5 .(2)应串联一个5 的分压电阻，其功率Px W0.8 W.例3解析电阻R与电动机串联，电流相等，对电阻R根据欧姆定律得：I5 A，电动机的输入功率PIU5 A110 V550 W，电动机的发热功率P1I2r520.6 W15 W，所以电动机的输出功率P出PP1535 W.点评在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部降落在用电器内阻上的电压，内阻上的电压为Ir，只有在输出功率为零时(这时电路变为纯电阻电路)两者才相等但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是I2R.反馈平台3.解析直流电动机消耗的电能一部分转化为电热，一部分转化为机械能输出，设在12 V的电压下，电动机工作电流为I，则P电UII2RP机，代入数据得I212I200，解得I2 A或I10 A当I10 A时，电热功率P热I2R100 W远大于输出的机械功率，不符合实际情况应舍去答案2 A第五课时 焦耳定律同步测评