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2019-2020年高中物理 焦耳定律教案4 新人教版選修3 教學(xué)目的：通過演示和講解使學(xué)一掌握焦耳定律。講解電功和電熱的關(guān)系，知道在有非純電阻元件的電路中，電功大于電熱的道理。 教學(xué)重點：區(qū)別并掌握電功和電熱的計算。 教學(xué)過程 復(fù)習(xí)引入：復(fù)習(xí)提問電功概念。 使學(xué)生回答出電功即電流在一段電路上做的功W=UIt。接著向?qū)W生指出電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體總是要發(fā)熱的，這是電流的熱效應(yīng)。電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量的多少與什么因素有關(guān)呢？——我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)這個問題。 新課講授： (一)焦耳定律： 英國物理學(xué)家焦耳（1818～1889）經(jīng)過長期的實驗研究后指出： 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的二次方，導(dǎo)體的電阻和通電時間成正比——焦耳定律。 Q=I2Rt………………………………………（1）式 說明：a.(1)式表明電流通過導(dǎo)體時要發(fā)熱,焦耳定律就是研究電流熱效應(yīng)定量規(guī)律的。 b.(1)式中各量的單位. (二)電功和電熱的關(guān)系: 設(shè)問: 電流通過電路時要做功,同時,一般電路都是有電阻的,因此電流通過電路時也要生熱.那么,電流做的功跟它產(chǎn)生的熱之間,又有什么關(guān)系呢? 1.純電阻電路. 如圖所示,電阻R,電路兩端電壓U,通過的電流強(qiáng)度I. 電功即電流所做的功: W=UIt. 電熱即電流通過電阻所產(chǎn)生的熱量: Q=I2Rt 由部分電路歐姆定律: U=IR W=UIt=I2Rt=Q 表明: 在純電阻電路中,電功等于電熱.也就是說電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能(熱能). 電功表達(dá)式: W=UIt=I2Rt=(U2/R)/t 電功率的表達(dá)式: P=UI=I2R=U2/R 2.非純電阻電路. 如圖所示,電燈L和電動機(jī)M的串聯(lián)電路中,電能各轉(zhuǎn)化成什么能? 電流通過電燈L時,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為光能.電流通過電動機(jī)時,電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能. 電流通過電動機(jī)M時 電功即電流所做的功(電動消耗的電能): W=UIt 電熱即電流通過電動機(jī)電阻時所產(chǎn)生的熱量: Q=I2Rt W(=UIt)=機(jī)械能+Q(=I2Rt) 表明: 在包含有電動機(jī),電解槽等非純電阻電路中,電功仍等于UIt, 電熱仍等于I2Rt.但電功不再等于電熱而是大于電熱了. UIt＞I2Rt 電功表達(dá)式: W=UIt≠Q(mào)=I2Rt 電功率表達(dá)式: P=UI≠I2R 發(fā)熱功率表達(dá)式: P=I2R≠UI 鞏固新課: 例題分析: 例1：一臺電動機(jī)，額定電壓是110伏,電阻是0.40歐,正常工作時通過電流為50安.求每秒鐘電流所做的功.每秒鐘產(chǎn)生的熱量. 例2：維修電爐時，將電阻絲的長度縮短十分之一，則修理后的電爐的功率和維修前的功率之比是（ B ） A．9：10 B。10：9 C。10：11 D。11：10 例3：如果不考慮溫度對電阻的影響，一個“220V，40W”的白熾泡（ B D ） A． 接在110V的線路上它的功率為20W B． 接在110V的線路上它的功率為10W接在55V的線路上它的功率為10W C． 接在55V的線路上它的功率為2.5W 例4:有一個直流電動機(jī),把它接入0.2V電壓的電路時,電機(jī)不轉(zhuǎn),測得流過電動機(jī)的電流是0.4A,若把電動機(jī)接入2.0V電壓的電路中,電動機(jī)正常工作,工作電流是1.0A,求電動機(jī)正常工作時的輸出功率多大?如果在電動機(jī)正常工作時,轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動機(jī)的發(fā)熱功率是多大？ （ 1.5W 8W ） 例5:一臺小型電動機(jī),電樞電阻為20歐,接在電壓為120V的電源上,求:當(dāng)輸入電動機(jī)的電強(qiáng)度為多大時 ,電動機(jī)可得到最大的輸出功率?最大輸出功率為多少? 解:電動機(jī)為非純電阻電路故: IU=I2R+P出 P出=-I2R+IU 當(dāng) I=－U/2(－R)＝3(A)時 電動機(jī)有最大的輸出功率 電動機(jī)有最大的輸出功率 P出＝-3220﹢3120＝180(W)