课题：焦耳定律 总备课数（ 1 ）
授课时间
2018-4-20
授课班级
高一五班
教学目标
1．理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2．理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
3．知道电功率和热功率的区别和联系。
4．通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养分析、推理能力。
教学重点
电功和电热的计算
教学难点
电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。
教学方法
五环节
课型
新授课
教具
多媒体
教学过程（板书及讲授内容）：
学生活动
一、创设情景，导入新课。
用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。
举例：1、电灯将电能转化为内能和光能。
2、电炉将电能转化为内能。
3、电动机将电能转化为机械能。
4、电解槽将电能转化为化学能。
用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。
二、自主学习，合作探究。
请同学们思考下列问题：
（1）电场力的功的定义式是什么？
（2）电流的定义式是什么？
答：电场力的功的定义式W=qU。
电流的定义式I=
如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I。
在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？
这相于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？
电场力做功的功率是多少？
这些公式分别用语言怎么描述？
三、展示成果，汇报交流。
在时间t内，通过这段 电路上任一横截面的电荷量q=It.
在这一过程中，电场力做的功W=qU=UIt.
电场力做功的功率为P==UI
电流在这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。
电流做功的功率等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I的乘积。
在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号J。
电功常用单位是千瓦时，俗称"度"，符号是kWh.
1kWh表示功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能。
1kWh=1000W×3600s=3.6×106J
利用电功率的公式P=UI计算时，电压U的单位：V，电流I的单位：A，电功率P的单位就是W。
四、归纳总结，提升拓展。
（一）电功（W）
1．表达式：电流在一段电路中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，即W =UIt 。
2．单位：国际单位制中：焦耳（J） 。
3．物理意义：反应了电能转化为其他形式能的多少。
（二）电功率（P）
1．定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。
2．表达式：电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。即P =IU 。
3．单位：国际单位制中：瓦特（W） 。
4．物理意义：表示电流做功的快慢 。
（三）焦耳定律（电热Q）和热功率
1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 。这个关系最初是焦耳由实验得到的。
2．表达式：Q=I2Rt 。
3．热功率：单位时间的发热量通常称为热功率，表达式为P热=I2R。
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压、电阻的关系
符合欧姆定律
U=IR
不符合欧姆定律
U＞IR
能量转化形式
电流做功全部转化为内能
电流做功转化为内能和其他形式的能量
可应用的公式
W＝Q＝UIt＝I2Rt
电功W＝UIt
电热Q＝I2Rt.
W＝Q＋W其他
五、反馈训练，巩固练习。
一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少？
思考问题：
① 电动机消耗的电功率P电是多少？
② 电动机发热的热功率P热是多少？
③ 根据能量守恒定律，电动机的机械功率与P电、P热的关系如何？
本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的热功率P热，转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律，即
P电=P热+P机
由焦耳定律，电动机的发热功率为 P热=I2R
电动机消耗的电功率P电，即电流做功的功率P电=IU
因此可的电能转化为机械能的功率，即电动机所做机械功的功率 P机= P电-P热=IU-I2R
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为
W= P机t
=（IU-I2R）t
=（5×220-52×0.4）×60J
=6.54×104J
课后记：
高中物理人教版选修3-1第二章第5节焦耳定律评测练习
1.额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W、PB＝40 W的电灯两盏，若接入电压是220 V的电路中，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的电功率最小的电路是下图中的( )．
A.????????????B.????????????????C.????????????D.?
2.一根电阻丝，通过2 C的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
3.如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40W，在不损坏灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过（?? ）
A.?40 W??????????????????????????????????B.?60 W??????????????????????????????????C.?80 W??????????????????????????????????D.?120 W
4.目前，空调机、电视机等家用电器得到了普遍使用。根据图中铭牌上提供的信息，判断在12小时内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是（? ）
A.?电冰箱比电风扇多??????????????????????????????????????????????B.?电风扇比电冰箱多 C.?电风扇与电冰箱一样多???????????????????????????????????????D.?电冰箱比电风扇可能多，也可能少
5.自2016年10月1日起，禁止销售和进口15瓦及以上普通照明用白炽灯。现有一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36 V。若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率（? ）
A.?等于36W?????????????????????B.?小于36W，大于9 W?????????????????????C.?等于9W?????????????????????D.?小于36W
6.电阻R1与R2的伏安特性曲线如图所示，并把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现把R1与R2串联在电路中，R1和R2消耗的电功率分别为P1和P2 ， 串联总电阻为R，下列关于P1与P2大小及R的伏安特性曲线所在区域的叙述，正确的是（? ）
A.?P1＞P2 ， 特性曲线在Ⅰ区?????????????????????????????????B.?P1＜P2 ， 特性曲线在Ⅰ区 C.?P1＞P2 ， 特性曲线在Ⅲ区?????????????????????????????????D.?P1＜P2 ， 特性曲线在Ⅲ区
7.对于不同的电源，工作时的电流为I，下列说法正确的是( )
A.?I越大的电源做功越快??????????????????????????????????????????B.?I越大的电源输出的电能越多 C.?电动势越大的电源做功越快????????????????????????????????D.?电动势E与电流I的乘积体现了电源做功的快慢
8.（多选）关于四个公式①P=UI；②P=I2R；③P= ；④P= ，下列叙述正确的是( )
A.?公式①④适用于任何电路的电功率的计算???????????B.?公式②适用于任何电路的热功率的计算 C.?公式①②③适用于任何电路电功率的计算???????????D.?以上均不正确
9.通过电阻R的电流强度为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为 ，则在时间t内产生的热量为( )
A.?4Q????????????????????????????????????????B.?2Q????????????????????????????????????????C.?????????????????????????????????????????D.?
10.用电动势E=6 V、内电阻r=4 Ω的直流电源分别单独对下列四个小灯泡供电，实际消耗电功率最大的小灯泡的额定电压和额定功率是（设灯泡电阻不随电压变化）( )
A.?6 V，12 W?????????????????????????B.?6 V，9 W?????????????????????????C.?6 V，4 W?????????????????????????D.?6 V，3 W
11.如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1︰R2︰R3为________。
12.一个标有12V字样，功率未知的灯泡，测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系如图所示，利用这条图线计算：
（1）在正常发光情况下，灯泡的电功率P＝________W。
（2）若一定值电阻与灯泡串联，接在20V的电压上，灯泡能正常发光，则串联电阻的阻值为________Ω。?
13.如图所示，电路两端电压U恒为28 V，电灯上标有6 V，12 W字样，直流电动机线圈电阻R=2 Ω。若电灯恰能正常发光，且电机能运转，求：
（1）流过电灯的电流是多大?
（2）电动机两端的电压是多大?
（3）电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？
（4）电动机输入功率和输出功率各是多少？
（5）这台电动机的机械效率是多少？
课件16张PPT。2.5、焦耳定律电能→内能常见的用电器常见的用电器电能→光能+内能常见的用电器电能→机械能+内能提问：电能转换成其他形式的能是如何实现的？通过电场力做功的形式实现的
做功是能量转化的量度提问：在静电学中，我们怎样计算电场力做功？
W = qU问题1：如图，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？在这个过程中，电场力做了多少功？电功率是多少？ W=qUq=ItW=UItP=UI（一）电功（W）
1．表达式：电流在一段电路中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，即W =UIt 。
2．单位：国际单位制中：焦耳（J） 。
3．物理意义：反应了电能转化为其他形式能的多少。 （二）电功率（P）
1．定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。
2．表达式：电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。即P =IU 。
3．单位：国际单位制中：瓦特（W） 。
4．物理意义：表示电流做功的快慢 。 1kW·h＝3.6×106J1．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中不正确的是( )A．甲灯的实际功率一定总是40 W
B．将乙灯接入110 V电路中，它的额定功率仍为60 W
C．两灯均正常发光时，甲灯通过的电流较小
D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少A（三）焦耳定律（电热Q）和热功率
1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 。这个关系最初是焦耳由实验得到的。
2．表达式：Q=I2Rt 。
3．热功率：单位时间的发热量通常称为热功率，表达式为P热=I2R。 例题：（多选）对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ ） CD【例题】
一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少？
思考问题：
① 电动机消耗的电功率P电是多少？
② 电动机发热的热功率P热是多少？
③ 根据能量守恒定律，电动机的机械功率与P电、P热的关系如何？
解：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的热功率P热，转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律，即
P电=P热+P机
由焦耳定律，电动机的发热功率为 P热=I2R
电动机消耗的电功率P电，即电流做功的功率P电=IU
因此可的电能转化为机械能的功率，即电动机所做机械功的功率 P机= P电-P热=IU-I2R
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为
W= P机t
=（IU-I2R）t
=（5×220-52×0.4）×60J
=6.54×104J
能力提升某一用直流电动机提升重物的装置如图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强 度I=5A，求电动机线圈电阻R（g取10m／s2）。
