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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(diǎn)，是研究電學(xué)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(xué)中應(yīng)該充分聯(lián)系實(shí)際，以便鞏固和加深對基本知識的理解，掌握解決實(shí)際問題的方法。 二、學(xué)生分析 學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過焦耳定律的內(nèi)容，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一定，但高中階段將從電場力做功及能量轉(zhuǎn)化和守恒等角度來研究焦耳定律，這對學(xué)生的學(xué)習(xí)提出了更高的要求 三、教學(xué)目標(biāo)　　　　　 （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(guān)系。 3．能運(yùn)用能量觀點(diǎn)解決電功和電熱問題。 （二）過程與方法 通過推導(dǎo)電功及電熱的公式和焦耳定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育。 四、重點(diǎn)難點(diǎn)　　　 教學(xué)重點(diǎn)：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(xué)難點(diǎn)：電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。 五、教學(xué)過程 （一）問題引入 問題：各種用電器通電后可以將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，請列舉說明其能量的轉(zhuǎn)化情況。 示例：電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能；電爐把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)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(guān)呢？ （二）新課講授 一、探究1 問題1：電流如何做功，其實(shí)質(zhì)是什么？大小有哪些量決定？ 情境1：一段導(dǎo)體長為L，電阻為R，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，通過導(dǎo)體的電流為I。 探究1： 學(xué)生分析討論，推理探究 引導(dǎo)1： ①什么是電流？電荷運(yùn)動(dòng)的原因是什么？電場力做功的關(guān)系式是什么？ ②什么是電量？電量與電流強(qiáng)度的關(guān)系式是什么？ 小結(jié)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(shí)間t內(nèi)，電場力移動(dòng)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(dá)式。 1、電功 (1)定義：電路中電場力對定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。 (2)表達(dá)式：W＝UIt。 (3)實(shí)質(zhì)：電場力做功，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程． 二、復(fù)習(xí) 問題2：如何表示電流做功的快慢？ 復(fù)習(xí)2：提問有關(guān)電功率的知識？ 2、電功率 (1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功。 (2)表達(dá)式：P＝W/t＝IU(對任何電路都適用)。 (4)額定功率和實(shí)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(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓和實(shí)際電流下的功率。 三、講授 問題3：電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 復(fù)習(xí)3：提問有關(guān)電流生熱的知識？ 探究3：理論上如何推證焦耳定律？ 引導(dǎo)3：對于某些元件，其所通電能全部轉(zhuǎn)化為熱能 小結(jié)3：因能量守恒△E=Q，功完成能量轉(zhuǎn)化W=△E，故Q=UIt，有據(jù)歐姆定律U=It，故Q=IR2t 3、焦耳定律 (1)內(nèi) 容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比。 (2)表達(dá)式：Q＝I2Rt。 (3)熱功率：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量，即P＝Q/t＝I2R。 (4)特 點(diǎn)：Q＝I2Rt=UIt。 四、探究2 問題4：若元件不能將所通電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，結(jié)果如何？ 探究4：理論上如何推證？ 引導(dǎo)4：能量轉(zhuǎn)化守恒定律是普遍使用的規(guī)律， 小結(jié)4：因能量守恒△E>Q，功完成能量轉(zhuǎn)化W=△E，故UIt>IR2t，即U>IR 問題：焦耳定律經(jīng)過了實(shí)驗(yàn)證明，U>IR是否經(jīng)得起實(shí)踐的考驗(yàn)？ 實(shí)例：如圖所示玩具風(fēng)扇連接入電路，先用夾子夾住電動(dòng)機(jī)M轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，閉合電鍵，移動(dòng)變阻器滑片，記下伏特表讀數(shù)U1＝0.3 V，電流表的讀數(shù)I1＝0.3 A，松開夾子，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)變阻器滑片，使伏特表讀數(shù)U2＝2.0 V，電流表的讀數(shù)I2＝0.8 A，分別記入下表，請計(jì)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(zhuǎn)動(dòng) 0.3 0.3 轉(zhuǎn)動(dòng) 2.0 0.8 小結(jié)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(dòng)機(jī)、電解槽的電路) ②兩種關(guān)系：純電阻電路電流做功完全用于產(chǎn)生熱，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故W＝Q＝UIt＝I2Rt。 非純電阻電路電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等，這時(shí)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(dá)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(jié) 問題5：試總結(jié)本節(jié)課所學(xué) 引導(dǎo)5：提示本節(jié)所講問題 總結(jié)5：見<板書設(shè)計(jì)> 六、饋練 1．關(guān)于電功，下列說法中正確的有(　　) A．電功的實(shí)質(zhì)是電場力所做的功 B．電功是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．電場力做功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的量度 D．電流通過電動(dòng)機(jī)時(shí)的電功率和熱功率相等 2．理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干。設(shè)電動(dòng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(dòng)機(jī)的電阻一定，當(dāng)加在電機(jī)上的電壓為0.2V時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，但流過電機(jī)的電流為0.2A；當(dāng)所加電壓為2V時(shí)，電機(jī)正常工作，工作電流為0.8A；試求 （1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)輸出功率多大？ （2）如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？ 板書設(shè)計(jì) 2.5　焦耳定律 1．電功W (1)定義：電路中電場力對定向移動(dòng)的電荷所做的功。 (2)公式：W＝IUt。 2．電功率P (1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功。 (2)公式：P＝＝IU 3．焦耳定律 (1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)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