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一、第五节焦耳定理（1学时） 一、教学目标 （一）知识与技能 1、理解电功率和电功率的概念，以及公式的数学意义。 了解实际功率和额定功率。 2 了解电功率与电热的关系。 理解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适配条件。 21世纪教育网3知道非纯内阻电路中电能与其他形式能量转换的关系，电功率小于电热。 4 能用能量转换和守恒的观点解决带电机的简单非纯内阻电路问题。 （二）过程与方法 通过相关实例，让中学生理解电压做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程。 21世纪教育网（三）情感心态与价值观通过学习，我们可以进一步感受到能量守恒原理的普遍性。 3、重点难点： 重点：区分掌握电功率和电热的估算难点：电路上以中学生为主
2、对 的能量转换关系缺乏感性认识，难以接受。 4、教学过程： （1）备考要点及授课内容：串并联定律、欧姆定理及综合应用。 提问并介绍新课 1. 通过以上学习，我们可以知道导体中的自由电荷在电场力的作用下是定向相连的。 电场力对定向连接的电荷做功吗？ （做功，做正功） 2 电场力做功会导致能量的转化，电能会转化为其他形式的能量。 举几个大家熟悉的例子：电能和机械能，比如电动机。 电能 内能，如电暖器。 电能 物理能，例如电解槽。 本课将重点研究电路中的能量。 (2)新课讲解——第5节焦耳定理1电功与电功率 (1)电功的定义：电场力对电路中定向连通电荷所做的功，简称电功，一般也称为电压成就。 以W.为代表：就是能量守恒原理
3.在电路中的表现。 即电压做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程。 在转换过程中，能量守恒，即电能减少多少，其他形式的能量也减少多少。 【注】功是能量转换的量度。 电压做多少功就是电能减少多少并转化为其他形式的能量，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转换和守恒的关键电路。 在第一章中，我们学习了电场力对电荷所做的功。 若电荷q在电场力的作用下从A点移动到B点，AB两点的电位差为UAB，则电场力所做的功为W=qUAB。 对于一段导体，两端电位差为U，电荷q从一端移动到另一端，电场力W=qU的功，在导体中产生电压， q=It，（在时间间隔t内输送的电量为q，则通过导体截面的电荷为q，I=q/t），所以W=qU=IUt.this
4、是电场力在电路中所做的功的表示，即电功。 表达式：W=Iut 【解释】： 表达式的数学意义：一段电路上的电压工作与该段电路两端的电流成反比，电路中电流的硬度与电气化时间。 适用条件：I、U恒压不随时间变化。 单位：焦耳（J）。 1J=1VAs (2) 电功率的定义：单位时间内电压所做功的表达式： P=W/t=UI（适用于任何电路） 上式表明作用在电压上的功率P一段电路等于电路两端的电压I和电流U的乘积。 单位：瓦特（W）。 1W=1J/s 21世纪教育网额定功率与实际功率 额定功率：家用电器正常工作所需的电流称为额定电流，在此电流下消耗的功率称为额定功率。 实际功率：家用电器在实际电流下的功率。 实际功率 P real = IU, U
5、 、I为家电两端实际电流和通过家电的实际电压。 这里需要指出的是，推导过程中没有利用特殊电路或家用电器的特性，电功和电功率的表达式适用于任何电流，电流不随时间变化。 简而言之，这里的W=IUt是电场力所做的功焦耳定律非纯电阻公式，消耗的总电能，以及电能转化的其他形式能量的总和。 21世纪教育网络的电压通过导体时，导体会产生热量，电能转化为内能。 这就是电压的热效应，描述它的定量定律就是焦耳定理。 中学生通常认为W=IUt，而根据欧姆定理，U=IR，所以得出W=I2Rt，电压做这么多功，放出的热量为Q=W=I2Rt。 这里有一个错误，可以让中学生思考并找出来。 毛病出在Q=W，怎么看出电压所做的功全部转化为内能的增加呢？ 有没有可能同时变身为其他方式？ 英国
6、中国化学家焦耳经过多年的实验研究，提出了焦耳定理。 2 焦耳定理电压发热效应 (1)焦耳定理内容：电压通过导体产生的热量与电压硬度、导体内阻和通电时间的平方成反比。 表达式：Q=I2Rt 【解释】：对于纯内阻电路（只含有白炽灯、电炉等电热器的电路），电流所做的功全部用来形成热，电能转化为内阻能量，所以电功W等于电热Q； 此时W=Q=UIt=I2Rt (2)热功率：单位时间内产生的热量。 即P=Q/t=I2R 【注】都是电压和功率的表达，只是数学意义不同。 适用于所有电路，但该公式只适用于纯内阻电路，不适用于非纯内阻电路（富含电机和电解槽的电路）。对于不纯内阻电路中的能量转换，电能不是既转化为内能，又转化为机械能、化学能
7. 可以等。 这时WQ。 即W=Q+E other or P=P heat+P other, UI=I2R+P other 引导中学生分析P56样题（从能量转换和守恒开始）再增加两题如图图中（1）电机的效率。 (2) 如果电机因为某种原因卡住，此时电机消耗了多少功率？ 最后通过“思考与讨论”加深理解。 注意不适用于非纯内阻电路。 (3)小结：对本节内容做一个简单的小结。 并比较了UIt和I2Rt的区别和联系，从能量转换和守恒的角度解释了纯内阻电路和非纯内阻电路中电功和电热的关系。 在纯内阻电路中，电能全部转化为电热，所以电功W等于电热Q； 在不纯的内阻电路中，一部分电能转化为电热，另一部分转化为其他形式的能量（如机械能、化学能）焦耳定律非纯电阻公式，所以电功W小于电热Q.21世纪教育网（四）巩固新课： 1.复习课本内容 2.完成P57题和习题：作业2、4，习题1、3、5。建议1证明后，相应的推论应包括在串联和并联电路的定律中。 补充练习：如上图所示为使用直流电机举起重物的装置。 重物重量m=50kg。 电源提供恒定电流U=110V，忽略各处的摩擦。 提重物时，电路中电流硬度为I=5A，求电机线圈内阻R（g=10ms2）。 (4)