3.3 焦耳定律 课件 (1)

课件40张PPT。第3节　焦耳定律目标导航
1.理解电功的概念，掌握电功和电功率的计算．
2．知道焦耳定律，体会电流的热效应，理解纯电阻电路与非纯电阻电路的区别，并熟练计算有关问题．(重点＋难点)
3．了解身边的电热现象．一、电能
1．电功
(1)定义：当接通电路时，电路内就建立起了电场，自由电荷在电场力的作用下定向运动而形成电流，这时电场力对自由电荷做了功，就是我们常说的电功．(2)计算公式：W＝qU＝_____.
(3)单位：国际单位制中单位是____；常用单位有_______，千瓦时通常叫___，1 kW·h＝_________J.
2．电功率
(1)定义：__________内电流所做的功就叫做电功率．UIt焦耳千瓦时度3.6×106单位时间(2)公式：P＝____＝____.
(3)单位：_____，符号：___.
(4)物理意义：描述电流_________的物理量．
想一想
1．用电器的额定功率与实际功率有什么不同?
提示：额定功率是指用电器正常工作时的最大功率，实际功率是用电器实际消耗的功率，一般实际功率不大于额定功率．UI瓦特W做功快慢二、焦耳定律
1．内容：电流通过导体产生的热量跟_____的二次方成正比，跟导体的____成正比，跟_________成正比．
2．公式：Q＝_____.
3．单位：_____．电流电阻通电时间I2Rt焦耳想一想
2．电流流过导体时为什么会产生热量？
提示：自由电子定向移动时不断与金属离子碰撞把一部分能量传给金属离子，使金属离子的无规则运动加剧，而使导体发热．三、身边的电热
各种电器在使用中都会放出大量的电热，有的是利用这些电热，如电熨斗、________、电烘箱、__________等；有的电器并不是利用它的电热，这种电热要是散热不及时会造成危害，如电动机、电视机、_______等．电饭锅电热水器变压器想一想
3．电视机的后盖上为什么会有很多小孔？
提示：电视机在工作时要产生热量，后盖留有小孔是为了散热．要点一　对电功和电热的理解
?学案导引
1．有同学认为电功和电热其实是相同的，对吗？
2．在什么情况下电功和电热相等？
3．在什么情况下电功大于电热，它俩的差值表示什么含义？1．对电功的理解：(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功．(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少．2．对电热的理解：(1)从微观的角度看，电热是自由电荷在导体中定向移动时，由于导体中金属离子的存在，自由电荷不断地与金属离子发生碰撞，使得金属离子运动的程度加剧，从而使导体温度升高，即产生电热．(2)从能的角度看，电热表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的部分，即电热是电能转化为内能的量度．(2)在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽等的电路中，电能除了一部分转化为内能外，还有一部分转化为机械能、化学能等其他形式的能量，此时W>Q，即UIt>I2Rt，U>IR，在这种情况下电功只能用公式W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算．如图所示，它直观地表示了纯电阻电路(甲)和非电阻电路(乙)中电功和电热的关系：【思路点拨】　解答本题应把握以下几点：
(1)电功率的物理意义．
(2)电功与电热的区别与联系．【答案】　A解析：选B.A、C、D都只适合于纯电阻电路的电热的计算，B选项是适合于任何电路的电热的计算．要点二　纯电阻电路和非纯电阻电路
?学案导引
1．纯电阻电路和非纯电阻电路的能量转化有什么不同？
2．含电动机的电路一定是非纯电阻电路吗？特别提醒：(1)电能全部转化成电热的电路为纯电阻电路，电能转化成电热和其他形式的能的电路为非纯电阻电路．
(2)非纯电阻电路只能用Q＝I2Rt计算电热，电功W＝UIt大于Q.
(3)对于含有电动机的电路，电动机转动时是非纯电阻电路，电动机不转时是纯电阻电路． (2012·厦门高二期中)有一直流电动机，把它接入2.0 V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是1.0 A；若把电动机接入6.0 V电压的电路时，电动机正常工作，工作电流也是1.0 A．试求：
(1)电动机正常工作时的输出功率；
(2)如果在电动机正常工作时转子被突然卡住，电动机的发热功率是多少？【思路点拨】　(1)电动机正常工作时，输出功率等于输入功率减去发热功率．
(2)电动机卡住时属于纯电阻电路．【答案】　(1)4 W　(2)18 W变式训练
2．(2012·福建永定高二质检)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，在相同的时间内(　　)
A．电炉放热和电动机放热相等
B．电炉两端电压大于电动机两端电压
C．电炉两端电压等于电动机两端电压
D．电动机消耗的功率等于电炉的电功率解析：选A.由Q热＝I2Rt知A对．电炉为纯电阻电路，UIt＝I2Rt，U＝IR，电动机为非纯电阻电路，U′I′t>I′2Rt，U′>I′R，B、C、D均错．电功、电热和能量关系的综合应用
[经典案例]　(12分)一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：质量为M＝70 kg的人骑此自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重的0.02倍，取g＝10 m/s2.求：
(1)此车永磁轮毂电机在额定电压下正常工作的效率；
(2)仅在永磁轮毂电机以额定功率提供动力的情况下，人骑自行车的最大速度；
(3)仅在永磁轮毂电机以额定功率提供动力的情况下,当车速为v1＝1.0 m/s时人骑车的加速度．【思路点拨】　解题时应把握以下两点：
(1)由P＝UI求电功率．
(2)与机车启动模型相联系．
【解题样板】　(1)由表可知，电机的额定电压为U0＝40 V，额定电流为I0＝3.5 A，所以电机正常工作时输入功率为P入＝U0I0＝140 W．(2分)
又因为电机的输出功率为P出＝120 W，所以电机的效率为η＝P出/P入＝85.7%.(2分)(2)行驶时所受阻力为f＝k(M＋m)g，(2分)
式中m为车的质量．当达到最大速度vm时，应用P出＝fvm，所以最大速度vm＝P出/f＝6.0 m/s.(2分)
(3)当车速为v1＝1.0 m/s时，牵引力F＝P出/v1＝120 N．(2分)
设此时车的加速度为a，根据牛顿第二定律F－f＝(M＋m)a，解得a＝1.0 m/s2.(2分)【答案】　(1)85.7%　(2)6.0 m/s　(3)1.0 m/s2
【名师点评】　本题应注意区分电机的功率与额定输出功率，由于电机的输出功率恒定，可以将本题转换为恒定功率下的机车启动模型．熟练掌握常见物理模型，并能利用模型解决实际问题是解决本题的关键．保险丝
保险丝又叫熔丝．家里的电灯如果突然熄灭，我们总是先检查保险丝是否烧断．既然保险丝这么容易烧断，为什么不能换一种不易烧断的金属丝来代替它呢？其实保险丝烧断的时候，正是它起保护作用的时候．保险丝是一种低熔点的合金(如铅锑合金)丝,将它安装在家用电表处，就能将电路中电流的大小控制在一个安全的范围内．我们知道，用电过度(常说负荷太大)或电路中发生短路，都将导致电路中电流过大，这是非常危险的．它不仅会损坏各种电器，电流产生的热效应还会使导线上产生过多的热量，烧坏导线的绝缘层．绝缘层一旦失去了绝缘作用，就会发生短路、漏电等各种用电事故，造成火灾、触电等非常严重的后果．电路中安装了保险丝，就可以防止此类事故的发生．当电路中有过强的电流通过时保险丝便产生大量的热，而保险丝的熔点又比导线中的金属丝低，当电流超过一定的数值时，保险丝便先被熔断，电路也随即被切断，避免了事故的发生，起到保护电路的作用．若用铜丝代替保险丝,铜丝的熔点很高，即使有强电流通过，也不易熔断，当然就不能起到切断电流，保护电路的作用，容易发生危险．