人教新课标1焦耳定律导学案

五．焦耳定律[要点导学]1．电功：（1）定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功的过程就是______能转化为_______能的过程。（2）计算公式：。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。电功的单位是焦耳，简称焦，符号是（J）。2．电功率：（1）定义：单位时间内电流所做的功。表示电流做功_______。（2）计算公式：一段电路上的电功率P等于这端电路两端的电压U和电路中的电流I的乘积。电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是（W）。3焦耳定律：（1）定义：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。（2）计算公式：Q=I2Rt。焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。4．电功与电热的区别（1）区别：电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，所以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，P=IU总是成立的。电热是电路中的热现象（电流的热效应），是电能转化的一部分，焦耳定律Q=I2Rt是专门计算电热的实验定律，用Q=I2Rt来计算电热，不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都是适用的。（2）联系：①在纯电阻电路中，电功与电热相等，电能的减少全部转化为内能，此时有：②在非纯电阻电路中，电功大于电热，电能的减少量等于转化为内能的部分+转化为其它形式的能的部分，即：W=IUt=I2Rt+E其它P=UI>I2R因此P=IU是计算电功的唯一形式，P=I2R是计算电热功率的唯一形式，而在此没有任何实际意义（除非U是专指R两端的电压）5．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标的功率是额定功率，反映用电器本身消耗电能快慢（或转化电能快慢）的上限。用电器在实际电压下工作的功率是实际功率，用电器只有在额定电压下工作时的实际功率才等于额定功率。[范例精析]例1：将标有“220V，100W”和“220V，25W”字样的两个灯泡A和B串联后接入电路，为使两个灯泡都能安全使用，电路两端所加电压的最高值是多少？这时两灯的实际功率之和是多少？解析由得两灯泡的电阻值分别为由P=IU得两灯泡一额定电流分别为（A）（A）因为串联两灯的电流强度相等，所以为了安全使用，电路中的实际电流应等于两灯中最小的额定电流，即有：（A）所以（V）（W）拓展求解用电器串联且要求均能安全使用的问题时，应把额定电流最小的用电器的额定电流作为实际电流进行计算。例2．电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机没有转动。当加上3V电压时，电流为1A，这时候电动机正常工作。求电动机正常工作时，产生的机械功率和发热功率。解析当加上电压时电动机不转动，它消耗的电能全部用来发热，此时的电动机可以看作纯电阻，可以用欧姆定律计算它的电阻R=U1/I1==1Ω当加上3V电压时，电流为1A，显然不符合欧姆定律，消耗的电能一部分发热，一部分转化为了机械能,此时电路为非纯电阻电路。消耗的电功率为：P=IU=1×3=3w发热功率P热=I2R=12×1=1w根据能量关系，产生的机械功率为：P机=P-P热=3-1=2wmU电动机图12—5—1拓展解决此类问题，关键是要弄清电路消耗的电能转化为什么能，确定欧姆定律是否适用，分清电功和电热，搞清楚它们的关系，确定选用相应的公式，切忌生搬硬套公式。又如：如图12—5—1所示，用直流电动机来提升重物，重物的质量是50kg，电源提供的电压等于110V，不计各处的摩擦，当电动机以v=0.9m/smU电动机图12—5—1参考答案：4Ω[能力训练]1．一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流值与下列哪一数值较为接近（）A．20AB.2AC.0.2A2．关于三个公式①P=IU；②P=I2R；③P=U2/R,下列说法正确的是()A.公式①适用于任何电路的电热功率计算B.公式②适用于任何电路的电热功率计算C.公式①②③适用于任何电路的电热功率计算D.上述没有一个是正确的3．对于由金属电阻丝做成的电热用电器，下列说法正确的是（）A．如果额定功率相同，额定电流大的用电器电阻大B．如果额定功率相同，额定电流大的用电器电阻小C．如果额定电压相同，额定功率大的用电器电阻大D．如果额定电流相同，额定功率大的用电器电阻大4.有两个电阻R1和R2,且R1>R2,下列说法正确的是（）A．由公式P=I2R可知,电阻大的消耗的功率多,所以有P1>P2B.由公式P=U2/R可知,电阻小的消耗的功率多,所以有P1<P2C.由公式P=IU可知,消耗的功率多少与电阻无关,所以有P1=P2D.在所加电压相同的情况下,由公式P=U2/R可知,有5．两只额定电压相同，额定功率之比为2∶1的电灯，若把它们串联在电路中，则它们消耗的实际功率之比为（）A．1∶2∶1C.1∶4∶16．室内有五种用电器:的电饭锅,200W的电冰箱,750W的取暖器,250W的电视机和2kW的空调机,供电电压是220V,进线处有13A的保险丝,为不使保险丝烧断,下列用电器不能同时使用的是()A.电饭锅和电冰箱B.取暖器和空调机C.电饭锅和空调机D.电冰箱、电视机和空调机7．如图12—5—2所示A、B两点间电压为18V，R1=Ω，电动机M的内阻也是Ω，线路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是（）图12—图12—5—2％直流电动机线圈的电阻为R，当电动机正常工作时，通过的电流强度为I，电动机两端的电压是U，则电动机的热功率_________，消耗功率是________，对外输出功率是____________.9．如图12—5—3所示，三个阻值相同的电阻接在电路中，已知三个电阻的额定功率均为10W，则AC间允许消耗的最大功率是多少？AABCRRR图12—5—310．电动机的额定电压是110V，额定功率是，线圈的电阻是Ω,求：（1）电动机正常工作时的电流多大？（2）1s时间内线圈上产生的热量是多少？（3）1s时间内转化的机械能有多少？（4）用此电动机提升质量为100kg图12—5—411．如图12—5—4所示，线路电压U=220V，每条输电线的电阻r=5Ω，电炉A的电阻RA=100Ω，求电炉A上的电压和它消耗的电功率。如果再在图12—5—4[素质提高]12.一个标有“220V，100W”的白炽灯泡，若忽略温度对电阻的影响，问：（1）这盏灯的电阻多大？（2）这盏灯正常发光24h，用电多少度？（3）把这盏灯接到110V的电路里，它所消耗的电功率为多大？MAUR电动机图12—5—613．如图12—5MAUR电动机图12—5—614．一传送带装置示意图如图12—5—7，其中传送带经过AB区域时是水平的，经过BC区域时变为圆弧形，经过CD区域时是倾斜的，AB和CD都与BC相切。现将一质量均为m的小货箱在A处放到传送带上，放置时初速为零，经传送带运送到D处，D和A的高度差为h。稳定工作时传送带速度为V且保持不变，箱子在A处投放后，在到达B之前已经相对于传送带静止，且以后也不再滑动。这装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦。求小货箱从A到D的过程中电动机的平均输出功率P。BBACD图