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高二物理教案：焦耳定律

[10-20 00:48:13]   来源：http://www.kmf8.com  高二物理教案   阅读：8996次
概要： 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)[演示实验]研究电功率与热功率的区别和联系。(投影)实验电路图和实验内容：取一个玩具小电机，其内阻R=1.0 Ω，把它接在如图所示的电路中。(1)先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。(2)再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0 V(此电压为小电机的额定电压)，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。[实验结果](1)电机不转时，U=0.50 V，I=0.50 A，P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 WP热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 WP电
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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)

[演示实验]研究电功率与热功率的区别和联系。

(投影)实验电路图和实验内容：

取一个玩具小电机，其内阻R=1.0 Ω，把它接在如图所示的电路中。

(1)先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

(2)再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0 V(此电压为小电机的额定电压)，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

[实验结果]

(1)电机不转时，U=0.50 V，I=0.50 A，

P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 W

P热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W

P电=P热

(2)电机转动时，U=2.0 V，I=0.40 A，

P电=UI=2.0×0.40 W=0.80 W

P热=I2R=0.402×1.0 W=0.16 W

P电>P热

学生：分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。

师生共同活动：总结：

(1)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。

(2)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。

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

(四)反思总结、当堂检测

(五)发导学案、布置作业

课后作业：P57 问题与练习2、3、4、5

九、板书设计

1、电功和电功率

(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

2、焦耳定律

(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)

十、教学反思

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。

(四)实例探究

☆求两点间的电势差

【例1】不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是

A.接在110 V的电路上时的功率为20 W

B.接在110 V的电路上时的功率为10 W

C.接在440 V的电路上时的功率为160W

D.接在220 V的电路上时的功率为40 W

解析：正确选项为BD。

(法一)由 得灯泡的电阻 Ω=1210Ω

∴电压为110V时， W=10 W

电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.

(法二)由 。可知R一定时，P∝U2，

∴当U=110V= ，P=P额/4=10 W

说明：灯泡是我们常用的用电器，解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值，指其额定值，即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值，由P额=U额•I额可知，P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。

【例2】一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?

解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：

电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为

P入=I1U1=0.8×2W=1.6 W

电动机的机械功率

P机=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W

说明：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。①电热Q=I2Rt。②电动机消耗的电能也就是电流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E为其他形式的能，这里是机械能;④对电动机来说，输入的功率P入=IU;发热的功率P热=I2R;输出的功率，即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。

【例3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的，潮差越大，海水流量越大，发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为3.6×107 kW。1980年8月，在浙江江厦建成第一座潮汐电站，装机量为3×103 kW，平均年发电量为1.7×107 kW•h，其规模居世界第二位。

(1) 试根据上文中给出的数据，计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几

小时?

(2)设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6 m，计算每次涨潮时流量是多大?(设潮汐电站的总能量转换效率为50%)

解析：(1)江厦潮汐电站功率为3×103 kW，年发电量为1.07×107 kW•h，由公式W=Pt可算出每天满负荷工作的时间为

s=9.8 h

(2)由文中给出数据及每天涨、落潮的次数可知，平均每次的发电量为

J

因为

所以每次涨潮的平均流量为

m3/次

说明：本题涉及到潮汐这种自然现象，涨潮和落潮时均有水流的机械能转化为电能。

【例4】如图所示，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

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