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2019-2020年人教版選修3-1 第二章 第5節(jié) 焦耳定律 教案2 一、教材分析 本節(jié)課所涉及的能量觀點，是研究電學問題和其他物理問題的重要方法。所以，本節(jié)課不但是物理知識的傳授課，更是物理方法和思想的滲透課。在教學中應該充分聯(lián)系實際，以便鞏固和加深對基本知識的理解，掌握解決實際問題的方法。 二、學生分析 學生在初中已經接觸過焦耳定律的內容，為本節(jié)課的學習創(chuàng)造了一定，但高中階段將從電場力做功及能量轉化和守恒等角度來研究焦耳定律，這對學生的學習提出了更高的要求 三、教學目標　　　　　 （一）知識與技能 1．理解電功、電功率的概念及物理意義 2．理解電功和電熱的關系。 3．能運用能量觀點解決電功和電熱問題。 （二）過程與方法 通過推導電功及電熱的公式和焦耳定律，培養(yǎng)學生的分析、推理能力。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過電能與其他形式能量的轉化和守恒，進一步滲透辯證唯物主義觀點的教育。 四、重點難點　　　 教學重點：電功、電功率的概念、公式；焦耳定律、電熱功率的概念、公式。 教學難點：電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。 五、教學過程 （一）問題引入 問題：各種用電器通電后可以將電能轉化為其他形式的能量，請列舉說明其能量的轉化情況。 示例：電燈把電能轉化為內能和光能；電爐把電能轉化為內能；電動機把電能轉化為機械能；電解槽把電能轉化為化學能。 引入：電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關呢？ （二）新課講授 一、探究1 問題1：電流如何做功，其實質是什么？大小有哪些量決定？ 情境1：一段導體長為L，電阻為R，在導體兩端加上電壓U，通過導體的電流為I。 探究1： 學生分析討論，推理探究 引導1： ①什么是電流？電荷運動的原因是什么？電場力做功的關系式是什么？ ②什么是電量？電量與電流強度的關系式是什么？ 小結1： ①電荷q在電場力作用下從A至B，電場力做功W＝qUAB。 ②在時間t內，電場力移動的電荷量為q＝It ③所以W＝qU＝IUt。這就是電路中電場力做功即電功的表達式。 1、電功 (1)定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。 (2)表達式：W＝UIt。 (3)實質：電場力做功，將電能轉化為其他形式能的過程． 二、復習 問題2：如何表示電流做功的快慢？ 復習2：提問有關電功率的知識？ 2、電功率 (1)定義：單位時間內電流所做的功。 (2)表達式：P＝W/t＝IU(對任何電路都適用)。 (4)額定功率和實際功率 額定功率：用電器正常工作消耗的功率稱額定功率。 實際功率：用電器在實際電壓和實際電流下的功率。 三、講授 問題3：電流通過導體時會產生什么現(xiàn)象？ 復習3：提問有關電流生熱的知識？ 探究3：理論上如何推證焦耳定律？ 引導3：對于某些元件，其所通電能全部轉化為熱能 小結3：因能量守恒△E=Q，功完成能量轉化W=△E，故Q=UIt，有據歐姆定律U=It，故Q=IR2t 3、焦耳定律 (1)內 容：電流通過導體產生的熱量，跟電流的平方、導體電阻和通電時間成正比。 (2)表達式：Q＝I2Rt。 (3)熱功率：單位時間內的發(fā)熱量，即P＝Q/t＝I2R。 (4)特 點：Q＝I2Rt=UIt。 四、探究2 問題4：若元件不能將所通電能全部轉化為熱能，結果如何？ 探究4：理論上如何推證？ 引導4：能量轉化守恒定律是普遍使用的規(guī)律， 小結4：因能量守恒△E>Q，功完成能量轉化W=△E，故UIt>IR2t，即U>IR 問題：焦耳定律經過了實驗證明，U>IR是否經得起實踐的考驗？ 實例：如圖所示玩具風扇連接入電路，先用夾子夾住電動機M轉軸使其不能轉動，閉合電鍵，移動變阻器滑片，記下伏特表讀數U1＝0.3 V，電流表的讀數I1＝0.3 A，松開夾子，使電動機轉軸轉動，移動變阻器滑片，使伏特表讀數U2＝2.0 V，電流表的讀數I2＝0.8 A，分別記入下表，請計算兩種情況下電功率P1和熱功率P2。 工作狀態(tài) U/V I/A P1/W P2/W 不轉動 0.3 0.3 轉動 2.0 0.8 小結44：不同元件在相同電壓作用下，電功和電熱的情況不同 4、電功與電熱 ①兩種電路：純電阻電路(只含白熾燈、電爐等電熱器的電路) ； 非純電阻電路(含有電動機、電解槽的電路) ②兩種關系：純電阻電路電流做功完全用于產生熱，電能全部轉化為內能，故W＝Q＝UIt＝I2Rt。 非純電阻電路電能除了轉化為內能外，還轉化為機械能、化學能等，這時W＞Q，即W＝Q＋E其他或P＝P熱＋P其他或UI＝I2R＋P其他 ③區(qū)別聯(lián)系：P＝IU和P＝I2R都是電功率的表達式，但物理意義不同。 P＝IU對所有的電路都適用；P＝I2R只適用于純電阻電路。 五、總結 問題5：試總結本節(jié)課所學 引導5：提示本節(jié)所講問題 總結5：見<板書設計> 六、饋練 1．關于電功，下列說法中正確的有(　　) A．電功的實質是電場力所做的功 B．電功是電能轉化為內能 C．電場力做功是電能轉化為其他形式能量的量度 D．電流通過電動機時的電功率和熱功率相等 2．理發(fā)用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶動風葉轉動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風將頭發(fā)吹干。設電動機線圈電阻為R1，它與電熱絲電阻值R2串聯(lián)后接到直流電源上，吹風機兩端電壓為U，電流為I，消耗的功率為P，則有(　　) A．P＝UI B．P＝I2(R1＋R2) C．P＞UI D．P＞I2(R1＋R2) 3．吸塵器的直流電動機的電阻一定，當加在電機上的電壓為0.2V時電機不轉，但流過電機的電流為0.2A；當所加電壓為2V時，電機正常工作，工作電流為0.8A；試求 （1）電動機正常工作時輸出功率多大？ （2）如果在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發(fā)熱功率是多大？ 板書設計 2.5　焦耳定律 1．電功W (1)定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功。 (2)公式：W＝IUt。 2．電功率P (1)定義：單位時間內電流所做的功。 (2)公式：P＝＝IU 3．焦耳定律 (1)內容：電流通過導體產生的熱量，跟電流的平方、導體電阻和通電時間成正比。 (2)公式：Q＝I2Rt 4．電功與電熱 (1)純電阻電路， W=Q，即W＝Q＝UIt＝I2Rt (2)非純電阻電路，W>Q，即W＝Q＋E其他 或P＝P熱＋P其他 或UI＝I2R＋P其他