2021鲁科版选修第三节《焦耳定律》word学案

2021鲁科版选修第三节《焦耳定律》word学案

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【学习目标】

1.明白得电流做功和电功率的概念

2.明白得焦耳定律，明白焦耳定律在纯电阻电路和非纯电阻定律中的应用

3.以极度热情投入学习，体验成功的欢乐。

【重点、难点】

1.区别并把握电功和电热的运算；

2.非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。

【自主学习】

1、电功（W）：

（1）表达式：电流在一段电路中所做的功等于这段电路、电路中的、和三者的乘积，即W = 。

（2）单位：国际单位制中：；常用单位：。

（3）物理意义：反应了转化为的多少。

2、电功率（P ）

（1）定义：内电流所做的功叫做电功率。即P = 。

（2）表达式：电流在一段电路上做功的功率等于与的乘积。

即P = 。

（3）单位：国际单位制中：。（4）物理意义：表示电流做功的。

3、焦耳定律内容（电热Q）：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟导体的电

阻及通电时刻成。那个关系最初是由实验得到的。表达式Q= 。

4、热功率的发热量通常称为热功率，表达式为P= 。

【同步探究】

探究一：电流做功的本质推导电功的表达式

图2.5－1表示专门小一段电路，电荷q在做从左向右的定向移动，它们

从这段电路的左端移到右端的时刻记为t，在导体两端加上电压U，导体中形成

的电流为I。

图2.5－1探究二：电流的热效应焦耳定律

电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。产生的热量与哪些因素有关呢？

结论：英国物理学家焦耳，通过长期实验研究后提出焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时刻成正比。

表达式：Q＝I2Rt。

摸索并讨论：电流通过用电器时是否只会产生热效应？（列举白炽灯、电炉、电扇等比较

分析）

对比总结：

纯电阻用电器非纯电阻用电器元件

举例

元件

特点

能量

转化

欧姆定律

（是否适用）

探究三：电功和电热的联系和区别

（1）在纯电阻电路中：（含电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等用电器的电路）（2）在非纯电阻电路中：（含电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等用电器的电路）.

【例题精析】

例1．一个10Ω的定值电阻，接在电压为6V的电源两端，10s内放出的热量是多少？消耗的电能是多少？

例2．一只标有“220V 300W”的电熨斗在220V的电压下工作，10min内放出的热量是多少？消耗的电能是多少？

例3．一电热孵化器工作是通过电阻丝的电流是5A，每分钟产生的热量为6.6×104J，求电阻丝工作时的电阻。

例4一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少？

例5、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率；

（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，现在电动机的发热功率多大？ 变式：一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V 电压后，消耗功率66 W ，问：

（1）电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？

（2）电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？

（3）假如接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？

针对训练：

1．下列运算热量的公式中哪一个是焦耳定律的普遍适用公式（ ） A.Q=UIt B.Q=U 2/Rt C.Q=I 2Rt D.上面三个差不多上

2、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（ ） A ．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多

B ．UIt W =适用于任何电路，而t R

U Rt I W 2

2

==只适用于纯电阻的电路 C ．在不是纯电阻的电路中，R I UI 2

> D ．焦耳热Rt I Q 2

=适用于任何电路

3、一个直流电动机所加电压为U ，电流为 I ，线圈内阻为 R ，当它正常工作时，下述错误的是 （ ）

A ．电动机的输出功率为U 2／R

B ．电动机的发热功率为I 2R

C ．电动机的输出功率为IU-I 2R

D ．电动机的功率可写作IU=I 2R=U 2/R

4．电炉丝坏了，去掉1/4后仍接在原电源上，在相同时刻内产生的热量与原先产生的热量之比为 （ ） A ．4:3 B ．3:4 C ．4:1 D ．1:4

5.下图电路中，电灯L 1、L 2都标有“220V ，100W”；电灯L 3、L 4都标有“220V ，40W”．将A 、B 两端接入电源，最暗的灯是 ( )

A ．L 1

B ．L 2

C ．L 3

D ．L 4

6.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调剂滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为

甲

P和

乙

P，能够确信( )

A.

甲

P〉

乙

P B.

甲

P〈

乙

P

C.

甲

P=

乙

P D.无法确定

7、一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过它们的电流相同(电动

机正常运转)，则在相同时刻内（）

A.电炉和电动机产生的热量相同

B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率

C.电炉两端电压小于电动机两端电压

D.电炉和电动机两端电压相等

8.某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求：

（1）该电动机提升重物时，输入的电功率是多少? 电动机的机械功率是多少?

（2）电动机线圈电阻R（g=10m／s2）

（3）若由于某种缘故电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？

9.一台直流电动机线圈电阻r =1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的总功率及输出的机械功率？

10.如图所示的电路中，电源电压保持不变，当S断开时，电流表的示数为2A，这时电阻

R 消耗的电功率为12W，当S

（1）电阻

1

R、

2

R的阻值是多少？

（2）当开关S闭合后，电阻

2

R在5