高中物理教科版高中选修-静电场焦耳定律电路中能的转化公开课教学定稿

1、知道电功是指电场力移动自由电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程。2、理解电功、电功率、电热、热功率的概念及表达式的物理意义，并能用公式进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。本节课的教学目标：重点：理解电功、电功率、热功、热功率的概念及表达式，并能进行相关计算。难点：电功与热功的区别和联系请说说下面用电器的能量转化情况a、电流流过电炉b、电流流过充电电池c、电流流过电风扇→电能转化为热能（内能）→电能转化为化学能和热能（内能）

→电能转化为机械能和热能（内能）

思考1：电能转化为了其他形式的能，那么是怎么实现的呢？类比：物体自由下落过程重力势能转化为动能，是通过重力做功来实现的。通过电场力做功来实现的

在一段导体的两端加一电压U，导体中就形成了沿着导体方向的电场，导体中的自由电荷受到电场力的作用，并发生定向移动，就形成了电流，自由电荷在导体中定向运动的过程其实就是电场力对其做功的过程。

我们把这个功叫做电功。对电场力做功的认识：1．电功定义：在一段电路中，电场力移动自由电荷所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．2．电功定义式的推导：一、对电功的理解如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量

．由电场力做功得：

。

上式表明：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．3.在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h）.

1度电=1kW·h＝3.6×106J2.电功的定义式：思考2：上式与接入的用电器的种类（如电饭锅、风扇）有关吗？4、适用条件：恒定电流（U、I恒定）适用于任何电路哦5．电功实质：（1）从力的角度看：（2）从能的角度看：是电场力移动自由电荷做功。电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，电场力做了多少功，标志着有多少电能转化为其他形式能。二、对电功率的认识1、定义：电流所做的功（电功W）与做这些功所用时间t的比值叫电功率，用P表示。

4、物理意义：用来描述电流做功快慢的物理量．功率大表明单位时间内做的功多，单位时间内消耗的电能多。实质：反应了电能转化为其他形式能的快慢程度。3、单位：瓦特，符号：W．适用于任何电路上式表明，一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积。类比思考3：上式与接入的用电器的种类（如电饭锅、风扇）有关吗？观察生活学会思考如图：电炉通电流后很快电炉丝热得发红发烫，请大家齐声朗读教材P64页倒数第二段的内容，了解金属导体产生热量的原因。思考4:电炉丝是怎么发热呢？三、对电热的认识

在上述电路中，电能全部转化为热能，即电场力移动电荷做的功（W）等于电流通过这段导线产生的热量（Q）即Q=W=UIt，由欧姆定律U=I

R得：

2、上式表明：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比。这个规律最先由英国科学家焦耳用实验直接得到的，因此通常将上式称为焦耳定律，电热也叫焦耳热。Q=I2Rt

1、定义：电流流过电阻时会产生热量的现象叫电流的热效应，产生的这个热量叫电热。对焦耳定律的进一步认识1、内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比。3、焦耳定律是表明，在纯电阻电路中电流做功全部转化为内能，即

Q=W=I2Rt，在非纯电阻电路中，电流流过电阻的部分（如电动机线圈，设电阻为R线），也会产生热量，且电热Q=I2R线t2、表达式：Q=I2Rt计算电热普遍

适用的公式四、对热功率的理解1、定义：电流流过导体产生的热量Q与所用时间t的比值叫热功率，用P热表示。4、物理意义：用来描述电流通过电阻产生热量快慢的物理量．功率大表明单位时间内产生的热量多。3、单位：瓦特，符号：W．2、定义式：P热==I2R

计算热功率普遍

适用的公式思考5：电功是否等于电热，电功率是否等于热功率？1.纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的.(如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡及转子被卡住的电动机等)2.非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能力为目的,发热不是目的,而是难以避免的热能损失.(如电动机在转动或给蓄电池充电等)电能全部转化为热能，电功等于电热电功率等于热功率在纯电阻电路中（白炽灯、电炉等）在非纯电阻电路中，（如电动机）电能大部分转化为机械能，但不可避免的一小部分转化为热能。结论：W>QU>IR（欧姆定律不适用）课堂小结１．电功：Ｗ=ＵＩｔ电功率：Ｐ＝ＵＩ

２．电热：Ｑ＝Ｉ２Ｒｔ（焦耳定律）

电热功率：Ｐ＝Ｉ２Ｒ

3、纯电阻电路及非纯电阻电路中电功和电热的关系量度电能转化为其他能量的多少量度电能转化为其他能量的快慢量度电能转化为热能的多少量度电能转化为热能的快慢

在纯电路中：电功=电热在非纯电路中：电功大于电热例1、对计算任何用电器的电功率都适用的公式是CD典例分析例2一根电阻丝，通过2C电荷量所消耗的电能是8J．若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A．4V16J

B．8V16JC．4V32JD．8V32J

栏目链接典例精析消耗的电能等于电场力做的功：W=qU

由U=IR计算电压由W=UIt计算电能答案：D例3.如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻RM＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，电压表的读数为110V．则：(1)通过电动机的电流是多少？(2)输入到电动机的电功率是多少？(3)电动机工作1h所产生的热量是多少？典例分析电路中含有电动机，欧姆定律不成立可先计算电阻R的电流，即可得电动机的电流电动机的输入功率可用电动机的输入电压和输入电流计算焦耳定律对于电动机同样适用

典例分析当堂检测（必做题）1、关于电功，下列说法中正确的有(

)A．电功的实质是电场力所做的功B．电功是电能转化为内能C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等AC

课堂练习2．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（）

A．P

B．U2/r

C．