物理：新人教版选修3-1 焦耳定律 （教案）8
文档属性
| 名称 | 物理：新人教版选修3-1 焦耳定律 （教案）8 |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 75.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2011-01-20 14:00:00 | ||
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文档简介
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第五节 焦耳定律
教学目标
（一）知识教学点
1．理解电流热效应的本质
2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算
3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热
（二）能力训练点
1．通过电流热效应的介绍，培养学生的抽象思维能力和科学想象能力。
2．通过非纯电阻电路中电功和电热关系的演示实验及数据处理，培养观察能力和运动数学方法解决实际问题的能力
（三）德育渗透点
介绍焦耳生平，对学生进行热爱科学、实事求是、刻苦钻研的科学态度的教育，逐步形成正确的价值观。
重点、难点、疑点及解决办法
1．重点
焦耳定律内容
2．难点
电功和电热之间的联系和区别
3．疑点
为什么在非纯电阻电路中U＞IR
4．解决方法
通过演示实验讨论电功和电热的联系和区别
学生活动设计
本节的关键在于演示实验，教师做好演示实验引导学生们如何观察实验现象以及实验数据的处理，得出电功和电热的关系。
教学过程[21世纪教育网
（一）引入新课
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。
学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能；
（2）电炉把电能转化成内能；
（3）电动机把电能转化成机械能；
（4）电解槽把电能转化成化学能。
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）进行新课
1、电功和电功率
教师：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
学生：（1）电场力的功的定义式W=qU
（2）电流的定义式I=
教师：投影教材图2.5-1（如图所示）[来源:21世纪教育网]
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内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少 21世纪教育网
学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。
教师：这相当于在时间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？
学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt
教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。
电功：
（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功.
（2）定义式：W=UIT
教师：电功的定义式用语言如何表述？
学生：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。
教师：请同学们说出电功的单位有哪些？
学生：（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J.
（2）电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h.
教师：1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？
学生：1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。
1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J。
教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。
（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。
（2）定义式：P==IU
（3）单位：瓦（W）、千瓦（kW）
［说明］电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。
教师：在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？21世纪教育网
学生分组讨论。
师生共同总结：
（1）利用P=计算出的功率是时间t内的平均功率。
（2）利用P=IU计算时，若U是某一时刻的电压，I是这一时刻的电流，则P=IU就是该时刻的瞬时功率。
［说明］利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W。
2、焦耳定律
教师：电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。
设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。
学生：求解产生的热量Q。
解：据欧姆定律加在电阻元件两端的电压U=IR
在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt
由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W等于电热Q。
产生的热量为Q=I2Rt
教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已经学过了。
学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位。
热功率：（1）定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。
（2）定义式：P热==I2R
（3）单位：瓦（W）21世纪教育网
电功率与热功率的区别
电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。
热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。
电功率与热功率的联系
若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等。即P热=P电
教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻。
若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即P电＞P热。
教师指出：上述实验中，电机转动时，电机消耗的电功率，其中有一部分转化为机械能，有一部分转化为内能，故P电＞P热。
教师引导学生完成对例题的分析、求解。
例2：有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，电压表的读数为110 V，求
（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）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？
解：（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V
通过电动机的电流为I，则I== A=5 A
（2）输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=110×5 W=550 W
（3）在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×0.6 W=15 W
（4）电动机工作1 h所产生的热量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J
说明：电动机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。
通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。
（三）课堂总结、点评
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
作业 书面完成P57“问题与练习”2、3、4
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第五节 焦耳定律
教学目标
（一）知识教学点
1．理解电流热效应的本质
2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算
3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热
（二）能力训练点
1．通过电流热效应的介绍，培养学生的抽象思维能力和科学想象能力。
2．通过非纯电阻电路中电功和电热关系的演示实验及数据处理，培养观察能力和运动数学方法解决实际问题的能力
（三）德育渗透点
介绍焦耳生平，对学生进行热爱科学、实事求是、刻苦钻研的科学态度的教育，逐步形成正确的价值观。
重点、难点、疑点及解决办法
1．重点
焦耳定律内容
2．难点
电功和电热之间的联系和区别
3．疑点
为什么在非纯电阻电路中U＞IR
4．解决方法
通过演示实验讨论电功和电热的联系和区别
学生活动设计
本节的关键在于演示实验，教师做好演示实验引导学生们如何观察实验现象以及实验数据的处理，得出电功和电热的关系。
教学过程[21世纪教育网
（一）引入新课
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。
学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能；
（2）电炉把电能转化成内能；
（3）电动机把电能转化成机械能；
（4）电解槽把电能转化成化学能。
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）进行新课
1、电功和电功率
教师：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
学生：（1）电场力的功的定义式W=qU
（2）电流的定义式I=
教师：投影教材图2.5-1（如图所示）[来源:21世纪教育网]
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内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少 21世纪教育网
学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。
教师：这相当于在时间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？
学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt
教师：在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。
电功：
（1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功.
（2）定义式：W=UIT
教师：电功的定义式用语言如何表述？
学生：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。
教师：请同学们说出电功的单位有哪些？
学生：（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J.
（2）电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h.
教师：1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？
学生：1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。
1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
说明：使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J。
教师：在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如，在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，为了描述电流做功的快慢，引入电功率的概念。
（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。
（2）定义式：P==IU
（3）单位：瓦（W）、千瓦（kW）
［说明］电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。
教师：在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？21世纪教育网
学生分组讨论。
师生共同总结：
（1）利用P=计算出的功率是时间t内的平均功率。
（2）利用P=IU计算时，若U是某一时刻的电压，I是这一时刻的电流，则P=IU就是该时刻的瞬时功率。
［说明］利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W。
2、焦耳定律
教师：电流做功，消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能，于是导体发热。
设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。
学生：求解产生的热量Q。
解：据欧姆定律加在电阻元件两端的电压U=IR
在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt
由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W等于电热Q。
产生的热量为Q=I2Rt
教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已经学过了。
学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位。
热功率：（1）定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。
（2）定义式：P热==I2R
（3）单位：瓦（W）21世纪教育网
电功率与热功率的区别
电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。
热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。
电功率与热功率的联系
若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等。即P热=P电
教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻。
若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即P电＞P热。
教师指出：上述实验中，电机转动时，电机消耗的电功率，其中有一部分转化为机械能，有一部分转化为内能，故P电＞P热。
教师引导学生完成对例题的分析、求解。
例2：有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，电压表的读数为110 V，求
（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）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h所产生的热量是多少？
解：（1）设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V
通过电动机的电流为I，则I== A=5 A
（2）输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=110×5 W=550 W
（3）在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×0.6 W=15 W
（4）电动机工作1 h所产生的热量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J
说明：电动机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。
通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。
（三）课堂总结、点评
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
作业 书面完成P57“问题与练习”2、3、4
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