高中物理人教版选修参赛课件《焦耳定律》(15)

课题：焦耳定律,一、教材分析1、教材的地位、作用和特点焦耳定律是高中物理3-1教材恒定电流章第五节内容，也是初中物理教材学过的重要物理定律，它在初中学习实验探究的形式来学习，而在高中教材中是以推理的形式得出结论，这样的设计比较符合高中学生的思维由形象到抽象的转变的特点。焦耳定律是能量守恒定律在电能和热能转换中的表现，本节课的学习有助学生对能量观点的理解和完善，可以把电学和能量观点的融合。当然焦耳定律的高中版本低配版，仅适用于恒定电流，但对于变化的电流用微元思想，以后交流电有效值的理解打下基础，它在电学中的地位举足轻重。,2、教学目标（1）知识与技能理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。知道电功和电热的关系。理解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。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。能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。（2）过程与方法通过对电动机电路的探究，提高学生分析论证能力；在教学中培养学生归纳、总结的科学思维方法。（3）情感态度与价值观:通过本节课教学，让学生体会到探索自然规律的艰辛和成就感，养成科学严谨态度。,3、重点与难点重点：区别并掌握电功和电热的计算。难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。,二、说教法：为了让学生加深对本节内容的理解，在教学中我采用讲述、推理、讨论等方法进行教学最大限度地调动学生积极参与教学活动。充分体现“教师主导，学生主体”的教学原则。,三、说学法：为体现学生的主体作用，我引导学生在探究中学习，在讨论中突破难点。本节课主要采用了阅读法；归纳法、联想法；推理法等。通过设疑，启发学生思考；通过练习强化有意注意，根据练习情况及时评价鼓励学生，重在让学生弄清楚建立物理概念的过程和规律的使用说明书，而不是死记硬背一个结论。,四、教学程序：（一）复习上节课内容，导入新课1通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）2电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能机械能，如电动车。电能内能，如电热器。电能化学能，如电解槽。本节课将重点研究电路中的能量问题。,（二）新课讲解-第五节焦耳定律1电功和电功率（1）电功定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。,【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。W=Iut,【说明】：表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。适用条件：I、U不随时间变化恒定电流。单位：焦耳（J）1J=1VAs,（2）电功率定义：单位时间内电流所做的功表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）单位：为瓦特（W）。1W=1J/s额定功率和实际功率额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。,这里应强调说明：1.推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律，注：英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。,2焦耳定律电流热效应（1）焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式：Q=I2Rt【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W=Q=UIt=I2Rt,（2）热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=I2R【注意】和都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。对所有的电路都适用，而式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时WQ。即W=Q+E其它或P=P热+P其它、UI=I2R+P其它,最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意，在非纯电阻电路中，欧姆定律已不适用。学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I2Rt。,（三）小结：对本节内容做简要小结。并比较UIt和I2Rt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。,（四）巩固新课和作业：1、复习课本内容2、完成P57问题与练习：作业2、4，练习1、3、5。建议在对1的证明后，把相应的结论归入串、并联电路的规律中。,五、研究性课题的提出和STS1.某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当