高中物理 2.3 焦耳定律 教案1(教科版选修3-1)[ 高考]
选修3-1第二章第5节《焦耳定律》教案
课前
准备
研读教材，预计学生自主学习过程中可能出现的问题和疑难点；在导学案的基础上根据本班学生学习情况进行二次备课，制作教学用的PPT,收集相关教学资源。
导学过程设计
程序设计
学习内容
教师行为
学生行为
授课教师
课题
§2.4焦耳定律
备课教师
郭运超
课程导学目标
目标解读
1.理解电功的概念,理解电功是指静电力对自由电荷所做的功,知道电功的公式,能应用公式进行有关的计算。
2.理解电功率的概念和公式,会应用公式进行有关的计算。
3.知道电功率和热功率的区别和联系。
4.知道静电力对自由电荷做功的过程是电能转化为其他形式能的过程。
本主题的小问比较多，教师可事先或临时安排各个小组展示，注意尽可能均匀分配机会。一个小问一个小问解决，教师点评主要从以下方面：
1.点评知识内容
2.点评思路方法
3.点评疑难点
4.拓展新知识\新思路\新方法。
(1)用电器通电后,可以将电能转化为其他形式的能量。根据我们的生活经验和所见所闻列举常见的用电器,并说明该用电器将电能主要转化成什么能。
板书
PPT课件
主题2：
焦耳定律
焦耳定律和电功的公式看上去差不多，但要注意他们的区别。纯电阻电路和非纯电阻电路要能够区分。
(1)如何理解电流的热效应?电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关?
(2)分析比较纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和热量的关系。
(3)探究电功率与热功率的含义及其计算公式分别是什么,它们是否相等?
学法指导
电功是电流做功，也就是电场力做功。
《焦耳定律》高中物理教案
《焦耳定律》高中物理教案一、教学目标1.知识与技能：o理解焦耳定律的内容，知道电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和时间的关系。
o掌握焦耳定律的公式，并能进行简单的计算和应用。
2.过程与方法：o通过实验探究，引导学生发现电流通过导体时产生的热量与电流、电阻和时间的关系，得出焦耳定律。
o培养学生的实验观察能力和数据分析能力。
3.情感态度与价值观：o激发学生对电流热效应和焦耳定律相关知识的兴趣。
o培养学生的科学探究精神和团队合作能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：焦耳定律的内容、公式及其应用。
2.教学难点：通过实验探究得出焦耳定律的过程，以及焦耳定律公式的理解和应用。
三、教学准备1.实验器材：电源、电阻丝、温度计、绝缘材料、烧杯、水等。
2.多媒体课件：包含焦耳定律的相关内容、实验演示视频、例题解析等。
四、教学过程1.导入新课o回顾电流的热效应，引出电流通过导体时会产生热量。
o提问学生：“电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关？”引出本节课的主题。
2.新课内容讲解o焦耳定律的内容：电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。
o焦耳定律的公式：Q = I²Rt，其中Q为热量，I为电流强度，R为电阻，t为时间。
o强调焦耳定律的适用条件：适用于任何纯电阻电路。
3.实验探究o设计实验电路，使用不同阻值的电阻丝，测量通电不同时间后电阻丝所产生的热量。
o通过实验数据，引导学生分析电流、电阻和时间对热量产生的影响，验证焦耳定律。
4.课堂练习与讨论o出示相关练习题，让学生运用焦耳定律进行热量的计算。
o讨论焦耳定律在实际生活中的应用，如电炉、电热器等。
5.课堂小结o总结本节课的主要内容，强调焦耳定律的内容、公式及其应用。
o提醒学生注意焦耳定律的适用条件，以及在实际问题中的灵活运用。
6.布置作业o要求学生完成相关练习题，巩固所学知识。
o鼓励学生进行拓展阅读或实验探究，了解焦耳定律在其他电路中的应用。
高中物理焦耳定律教案
高中物理焦耳定律教案一、教学目标1.理解焦耳定律的表述及公式。
2.掌握焦耳定律在生活中的应用。
3.培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
二、教学重点与难点1.教学重点：焦耳定律的表述及公式。
2.教学难点：焦耳定律的应用和实验操作。
三、教学过程1.导入新课（1）引导学生回顾已学的电流、电压、电阻等基本概念。
（2）提出问题：电流通过导体时，会产生什么现象？（3）学生回答：电流通过导体时，会产生热量。
2.探究焦耳定律（1）介绍焦耳定律的发现过程：英国物理学家焦耳通过大量实验，发现电流通过导体时产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比。
（2）引导学生学习焦耳定律的表述及公式：Q=I²Rt，其中Q为热量，I为电流，R为电阻，t为通电时间。
（3）分析焦耳定律的适用范围：焦耳定律适用于纯电阻电路。
3.实验验证焦耳定律（1）讲解实验原理：利用电流表、电压表、电阻箱等器材，测量不同电流、电阻、通电时间下的热量。
（2）分组进行实验：学生分为若干小组，按照实验步骤进行操作，记录实验数据。
（3）分析实验数据：学生将实验数据整理成表格，分析热量与电流、电阻、通电时间的关系。
4.应用焦耳定律（1）举例说明焦耳定律在生活中的应用：电热水器、电饭煲、电暖器等。
（2）引导学生思考：如何利用焦耳定律设计节能环保的电器？（2）反思本节课的学习过程：自己在实验操作、数据分析等方面的优点和不足。
四、作业布置1.复习焦耳定律的表述及公式。
2.分析一道有关焦耳定律的应用题。
3.准备下一节课的实验器材。
五、教学反思1.加强对学生的个别辅导，关注学生的个体差异。
2.提高课堂提问的有效性，引导学生主动参与课堂讨论。
3.进一步优化实验教学，提高实验的准确性和可靠性。
重难点补充：1.焦耳定律的表述及公式理解教师问：“同学们，你们知道电流通过导体时会发生什么现象吗？”学生回答：“会产生热量。
”教师继续问：“那么这个热量Q和电流I、电阻R、时间t有什么关系呢？”2.实验操作和数据分析教师指导：“大家注意，在连接电路时，一定要按照实验图正确接线，避免短路或接触不良。
《焦耳定律》优秀教案(精选9篇)精选全文
可编辑修改精选全文完整版《焦耳定律》优秀教案《焦耳定律》优秀教案（精选9篇）作为一名无私奉献的老师，很有必要精心设计一份教案，教案是保证教学取得成功、提高教学质量的基本条件。
那么你有了解过教案吗？下面是小编收集整理的《焦耳定律》优秀教案，仅供参考，希望能够帮助到大家。
《焦耳定律》优秀教案篇1一、教学目标：1、知识和技能目标：知道电流的热效应，理解焦耳定律的内容、公式及其运用，知道电热器的原理及构造。
2、过程与方法目标：要求学生能从感知事物→提出问题→自己设计→动手动脑探究科学规律中体会科学研究的方法，学会科学探究、知识迁移的方法，培养学生的科学研究的能力。
3、情感态度与价值观目标：激发和培养学生的科学探究与创新的思想和精神，培养学生的辩证唯物主义精神，渗透实事求是和科学献身教育，激励学生努力学习。
二、教学重点与难点如何引导学生进行科学探究；如何使学生在科学探究中掌握科学研究的方法，培养科学研究的能力。
三、教法与学法将学生分组，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强组内同学间的合作、讨论和交流，加强师生间相互反馈，以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题。
开学时就将学生4人一组分组，分组时男女生分开后，自由组合，便于讨论与交流，随着学习的深入，可适当调整小组成员，每个组至少有一个好的同学能起到小老师的作用，带领小组同学开展自主式学习。
四、教具与学具学生用：铁架台、学生电源、大号试管和温度计各三支、导线若干、量筒、煤油、电阻丝（5、10、10欧各一根，教师课前用电炉丝截取并焊好导线）。
每小组一套。
教师用：与学生的基本相同，温度计改用数字的，另加各种电热器（电炉、电饭锅、白炽灯、电风扇等）、多媒体课件及教学平台。
五、探究实验：研究通电导体产生的热量跟电流、电阻和时间的关系。
六、教学活动实录（部分）：（一）导入新课师：（教师出示电饭锅，白炽灯、电风扇）这几种电器各有什么功能？生：煮饭、照明、吹风。
焦耳定律教案
焦耳定律教案焦耳定律教案大全一教学设计与说明教材分析《焦耳定律》是《普通高中物理课程标准》选修模块3—1中第二章“恒定电流”中的内容，其基本内容是“电功和电功率”“焦耳定律”。
本节从能量转化的角度理解电功和电热，区分纯电阻电路与非纯电阻电路。
教科书没有通过实验归纳引入焦耳定律，而是从能量守恒定律分析得出的。
本节课的教学内容选自人民教育出版普通高中课程标准实验教材教科书2007年版《物理》选修3—1第2章第5节。
教材内容由“电功和电功率”“焦耳定律”两部分组成。
在“电功和电功率”部分，教科书根据功和能的关系，从电能的转化引入电功的概念，然后根据静电力做功的知识和电流与电荷量的关系得到了电功的计算公式，教学中可以引导学生对用电器中的能量转化进行讨论，这样有利于学生理解电功的物理意义：1.从静电力做功的角度去思考问题。
电流通过用电器的过程中，消耗了电能，同时产生了其它形式的能，这个能量转化的过程就是电流做功的过程。
实质上，就是静电力做功，电势能减小，增加了其他形式的能的过程。
在转化过程中能量守恒。
2.功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。
3.推导电功的公式时，在时间t内，相当于把电荷q由电路的一端移到另一端，移动电荷所做的功可由第一章静电场的知识求得。
4.不同的用电器电流做功的快慢不同，引入电功率概念，还可以类比速度等概念进行学习，帮助学生理解，要让学生知道额定电功率的含义，并让学生知道额定电功率的含义，并让学生对常见用电器的额定功率有一个大致的了解。
这部分内容的教材安排完全符合学生的认知和理解，因为学生在这之间已学习了静电场和能量守恒定律，在学生看来这样的一部分内容只是已有知识的一个演变过程，这样有利于学生在短时间内理解，对学生接下来的学习完全扫清了障碍。
“焦耳定律”中，电路中电流做功，将电能转化为其他形式的能，其中很常见的就是内能。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ == 人教版高二物理焦耳定律教学计划：选修3-1对于老师制作好的教学计划，有利于新课的讲授，物理网为大家编辑了人教版高二物理焦耳定律教学计划，希望对大家有所帮助。
一、教材分析:这学期所教的内容是选修3-1,如果时间上允许,再进行选修3-2第一章的教学.选修3-1,共分为三章,分别是第一章静电场、第二章恒定电流、第三章磁场.静电场是高中阶段的基础内容之一,它的核心是电场的概念及描述电场特性的物理量,全章共9节内容,从电荷、电场的角度来研究电学中的基本知识.恒定电流为第二章内容,其中要研究的内容为一些基本的电路知识,主要包括欧姆定律,焦耳定律,串、并联电路等.本章的知识要以静#from 高二上物理教学新计划来自学优网/ end#电场的相关知识作为基础,在教学中应注意联系静电场的有关内容.最后一章为磁场,磁场和电场密切联系又具有相似性,因此通过对比可以对本章内容起到良好的帮助.二、学生分析:这届高二学生基础较差,对少部分同学要提高要求,除掌握好基本概念基本规律外还应掌握分析物理问题,解决物理问题的方法,并提高能力.对于大部分同学则重点掌握基本概念和基本规律,强调基础知识的掌握,为今后学习打好基础.三、教法、学法分析:针对本学期教学内容和学生的特点,采取重知识和重概念在此基础上提高学生能力的方法:强调学生的课前预习,争取少讲、精练、多思考.培养学生分析问题解决问题的能力.特别培养学生利用物理知识解决物理问题的能力,提高学生的实验动手能力,加强学生实验的教学,加强物理综合知识的分析和讨论.培养学生的综合素质.充分调动学生的主动性、积极性.让学生变成学习的主人.四、教学要求1.认真钻研教学大纲及调整意见、体会教材编写意图.注意研究学生学习过程,了解不同学生的主要学习障碍,在此基础上制定教学方案,充分调动学生学习主动性.2.要特别强调知识与能力的阶段性,强调掌握好基础知识、基本技能、基本方法,这是能力培养的基础.对课堂例题与习题要精心筛选,不要求全、求难、求多,要求精、求少、求活,强调例题与习题的教育教学因素,强调理解与运用.3.加强教科研工作,提高课堂效率.要把课堂教学的重点放在使学生科学地认识和理解物理概念和规律、掌握基本科学方法、形成科学世界观方面.要充分利用现代教育技术手段,提高教育教学质量和效益.4.教学改革的重点和出路在于努力提高课堂教学的质量.高二上物理教学计划三：高二物理上学期教学计划(989字)一、指导思想以学校教务处的教育方针全面展开物理教学，实施素质教育，依据学生现状，不断搞好基础知识，基本物理思想和方法的教学，面向全体学生，以人为本，开发学生的智力，培养学生分析问题的能力。
高中物理教案选修3-1 2.5焦耳定律(2篇)
教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-12.5焦耳定律（一）内容及解析1、内容：本节主要复习电功和电功率的基本知识。
2、解析：这一节概念初中学过，讲述的重点内容是电功和电功率的计算，讨论实际问题。
会计算简单的非纯电阻电路问题，要加强对这一节的练习熟练应用公式。
（二）目标及其解析1.知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程.2.知道电功、电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算.3.了解额定电压、额定功率、实际功率的意义.4.知道电功率、热功率的联系和区别，会处理简单的非纯电阻电路问题思考题 1. 在力学中讲功率时，有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？思考题2.灯泡在电路中实际消耗的功率一定等于额定功率吗？解析：电流做功是电能转化为其他形式的能，在纯电阻电路中电功等于电热公式可以变化使用，在非纯电阻电路中电功、电功率和电热必须用定义式进行计算。
（三）教学问题诊断分析1、学生在学习知识过程中，初中知识没有学好或遗忘，在实际进行电路计算时容易出现问题。
2、纯电阻电路与非纯电阻电路容易混淆，造成解题的错误3、公式变化不熟练容易出错。
（四）、教学支持条件分析为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对初中电路进行复习，对公式变化规律也要复习。
（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习前节内容→本节学习要点→纯电阻电路与非纯电阻电路→公式变化→练习、小结2、教学情景问题1电功是什么？电功的单位有哪些？设计意图：复习电功的基本知识问题2电功率的定义式是什么？它的单位有哪些？设计意图：复习电功率的基本知识。
问题3什么叫热功率？设计意图：知道电热的计算和单位问题4怎样区分纯电阻电路与非纯电阻电路？设计意图：会判断纯电阻电路与非纯电阻电路，例题1.两个绕线电阻分别标有“100Ω、10w”和“20Ω、40W”，则它们的额定电流之比为（C ）【变式】课本141页第（2）题.例题2.在电动机正常工作时，每秒钟内电流做功和每秒钟内电枢上产生的热量的关系，下列说法中正确的是（D ）A．电功等于电热B．电功等于电热的0.24倍C．电功等于电动机输出的机械功D．电热仅为电功的一部分【变式】课本141页第（3）题.设计意图：电功公式应用，非纯电阻电路的计算。
高中物理焦耳定律教案
高中物理焦耳定律教案教学目标：1. 了解焦耳定律的概念和应用。
2. 掌握计算功率和电能的方法。
3. 能够应用焦耳定律解决实际问题。
教学重点和难点：1. 焦耳定律的理解和应用是重点。
2. 理解和计算功率和电能的方法是难点。
教学准备：1. 实验器材：电源、导线、电阻、电流表、电压表、秒表等。
2. 焦耳定律的相关理论知识和公式。
3. 练习题和实验设计。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 出示一个图像或实例，引入焦耳定律的概念。
2. 提出问题：当电流通过电阻时会发生什么现象？为什么？二、理论讲解（15分钟）1. 介绍焦耳定律的定义和公式。
2. 解释焦耳定律的物理意义和规律。
3. 讲解功率和电能的概念，并说明它们与焦耳定律的关系。
三、实验操作（30分钟）1. 组织学生进行实验：用电源、导线、电阻和电流表、电压表等器材搭建一个电路。
2. 让学生测量电流、电压和电阻值，计算功率和电能。
3. 引导学生验证焦耳定律，实际测量结果与理论值的对比。
四、讨论与总结（15分钟）1. 结合实验结果，讨论电路中能量转化的过程，验证焦耳定律的正确性。
2. 总结本节课的重点和难点，强化关键知识点。
3. 提出练习题和思考题，巩固学生对焦耳定律的理解和运用能力。
五、作业布置（5分钟）1. 布置课后作业：完成练习题和思考题。
2. 提醒学生预习下节课内容。
教学反思：本节课通过理论讲解和实验操作相结合的方式，引导学生深入理解焦耳定律，并能够灵活运用知识解决问题。
实验操作是本节课的亮点，通过实际操作，学生能够更直观地感受到焦耳定律的应用和实际意义。
但需要注意实验安全，确保学生操作规范和仪器使用正确。
高中物理教科版选修(3-1)2.6 教学设计 《焦耳定律》(教科版)
《焦耳定律》焦耳定律也是初中学习过的内容，本节从电场力做功和能量转化这个更高的视角来理解焦耳定律，可用类比的方法说明：电场力对自由电荷做功时，电荷的电势能转化为动能，相当于物体在真空中自由下落，物体的重力势能转化为动能；而在电阻元件中电场力对电荷做功，电势能转化为内能，相当于物体在黏滞性较大的液体中匀速下落，重力势能转化为内能。
从能量转化和守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律，可使学生对欧姆定律的认识更加深入。
为降低教学难度，教材只是通过对闭合电路欧姆定律表达式的变形，来说明闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体表现，而没有从能量守恒定律推导出闭合电路欧姆定律。
另外，对电功和电热的区别与联系，教材中介绍不够充分，应适当补充纯电阻电路和非纯电阻电路的概念。
1、 知道电功是指电场力移动电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程。
2、 理解电功、电功率的概念及表达式的物理意义，并能用电功的公式进行有关的计算。
3、 知道电功率、热功率的区别和联系。
4、 能从能量转换与守恒的角度来理解闭合电路欧姆定律。
重点：电功、电热的区别与联系难点：从能量转化与守恒角度理解闭合电路欧姆定律多媒体课件【课堂引入】问题：在电场中自由释放一电荷，电场力对其做功，电势能转化为动能，在导线中也有大量自由电荷，在导线两端加上电压，同时会沿导线建立起电场，电场力也会对自由电荷做功，驱使它们定向移动，在这过程中能量是如何转化的呢？我们来学习第六节――焦耳定律 电路中的能量转化。
【课堂学习】学习活动一：复习电功和电功率概念问题：如何根据电场力做功推导电功和电功率的公式？根据电场力做功的特点可知，在导线两端加上电压U ，某一自由电荷q 从一端移到另一端的过程中电场力做功为W qU =，又由电流强度的定义可知q It =，代入可得电功的公式为W UIt =，电功的国际单位为J ，11J V A s =⋅⋅；再由功率的定义可得电功率公式W P UI t ==，电功率的国际单位是瓦特，简称瓦，11/W J s =。
人教版高中物理选修3-1：焦耳定律(教案)
焦耳定律学案【教学目标】1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。
了解实际功率和额定功率。
2．了解电功和电热的关系。
了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。
3．知道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。
重点：区别并掌握电功和电热的计算。
难点：区别电功和电热【自主预习】1.能量转化电炉通电时，能转化为能；电动机通电时，能转化为能；蓄电池充电时，能转化为能；电能转化成其他形式能的过程就是的过程，电流做功的多少电能转化为其他形式能的数量。
2.电功自由电荷在静电力作用下沿静电力的方向做定向移动，结果电荷的电势能，其他形式的能。
电流在一段电路中所做的功等于这段电路、、三者的乘积。
计算式为W= 。
3.电功率电流做的功叫电功率。
用表示电功率，表达式为P= 。
电流在一段电路上做功的功率P等于与这段电路的乘积。
4.焦耳定律内容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间成。
这个关系最初是由实验得到的。
5.表达式Q= 。
6.热功率的发热量通常称为热功率，表达式为P= 。
7.电功与热量的关系①纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路：非纯电阻电路：②电功与热量：在纯电阻电路中：在非纯电阻电路中：【典型例题】一、基本概念的理解【例1】3．关于电功和焦耳热，下列说法错误的是( )．．A．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2RtB．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2RtC．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝I2RtD．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用公式Q＝IUt【例2】一根电阻丝，通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J．若在相同的时间内通过4 C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )A．4 V,16 J B．8 V,16 JC ．4 V,32 JD ．8 V,32 J二、电功和电热的区别【例3】 一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V ，电流为0.3 A ．松开转轴，在线圈两端加电压为2 V 时，电流为0.8 A ，电动机正常工作．求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？【例4】、某一用直流电动机提升重物的装置如图1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 。
焦耳定律高中物理教案
焦耳定律高中物理教案
一、教学目标
1. 知识与技能：掌握焦耳定律的定义和公式；能够使用焦耳定律计算热量和功率。
2. 过程与方法：通过理论课讲解、实验演示和练习题训练，培养学生对焦耳定律的理解和运用能力。
3. 情感态度与价值观：培养学生对物理实验的重视和实践能力，增强实验观察和数据处理能力。
二、教学重点与难点
重点：焦耳定律的定义和公式；能够正确计算热量和功率。
难点：运用焦耳定律解决实际问题。
三、教学过程
1. 导入新课
通过实验演示让学生感受热量产生的原理，并引出焦耳定律的概念。
2. 理论讲解
介绍焦耳定律的概念和公式，让学生了解热量和功率的定义及计算方法。
3. 实验操作
让学生进行实验操作，通过测量电流、电压、时间等数据来计算产生的热量和功率值。
4. 练习与讨论
让学生进行练习题训练，强化对焦耳定律的理解和运用能力。
5. 总结复习
总结焦耳定律的知识点，查漏补缺，强化重点概念。
四、教学任务
1. 完成课堂学习任务，掌握焦耳定律的概念和公式。
2. 进行实验操作，掌握焦耳定律的实验方法与数据处理。
3. 完成练习题训练，提升焦耳定律的运用能力。
五、课后作业
完成课后习题，巩固焦耳定律的知识点。
六、教学反思
本节课通过教师讲解、实验演示和学生操作等手段，让学生全面理解了焦耳定律的概念和应用方法，加深了对物理实验的认识和实践能力。
同时，通过能力训练和课后作业，帮助学生提升了对焦耳定律的掌握程度，达到了预期的教学目标。
人教课标版高中物理选修3-1：《焦耳定律》教案-新版
5 《焦耳定律》教学设计一、核心素养通过《焦耳定律》的学习过程，培养学生的质疑思维、批判思维、创新思维能力。
并培养学生的节能、环保的意识和在运用所学知识解决实际问题的过程中培养用电安全意识。
二、教学目标1、物理观念（1）从能量转化和守恒的观点理解电流做功的微观本质、推导电功和电功率的表达式；（2）从能量转化和守恒的观点解决电能利用的实际问题、推导焦耳定律和热功率的表达式。
2、科学思维（1）建立电荷在导体中运动的微观模型研究电流做功、理解电流做功的实质；（2）通过分析、推理，建立电路模型（纯电阻电路与非纯电阻电路）研究电功和电热的关系，寻找电能转化的规律。
3、实验探究（1）通过对小型直流电动机的输入电压、输入电流的测量，探究流过电动机的电流、电动机消耗功率随输入电压的变化规律；（2）通过突然制动低速运转的电动机实验，探究流过电动机的电流变化，分析电风扇运转不畅时可能会导致起火的原因。
三、学情分析1、教学内容分析本课选自人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》的第五节，主要研究电能的转化和利用。
电能的利用问题是生活中常见的问题，家用电器是生活中非常重要、学生比较熟悉的电器，这一节教学内容与学生的日常生活紧密联系。
本节教学内容的电功、电功率、电热、热功率、电功和电热的关系等知识及其发现过程，是后续学习闭合电路相关知识、分析与解决闭合电路中电能转化问题的基础，也是后续学习《电磁感应》中有关电路问题的基础。
从内容上看，初中已经学习过电功、电功率、电热、热功率的计算表达式。
高中物理主要从能量转化的观点来研究电流所做的功、理解电流做功的微观本质，即电流所做的功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。
通过实例分析，从能量转化和守恒的观点推导焦耳定律（计算电热）的表达式及热功率的计算表达式，进一步得出纯电阻电路、非纯电阻电路的能量转化规律。
从方法层面看，本节课主要通过实验探究、逻辑推理的方法发现物理知识，让学生参与并体验知识的发现过程、获得发现知识的方法，实验探究、建立理想化模型，是这节课发现知识的主要研究方法。
焦耳定律教案
焦耳定律教案
大纲：
1. 引言：介绍焦耳定律是热力学的基本定律之一，描述了能量转化的基本原理。
2. 目标：理解焦耳定律的基本概念和含义。
3. 理论知识：
a. 焦熔定律的定义：能量转化和热力学这与能量转化能力相关，能量由一种形式转化成另一种形式，总能量守恒。
b. 重要概念：
- 焦耳定律公式：Q = mcΔT，其中Q表示热量，m表示物体的质量，c表示物体的比热容，ΔT表示温度变化。
- 焦耳定律的基本原理：热量的传递是通过热传导、热对流和热辐射三种方式完成的。
- 焦耳定律的应用：热传导、热对流和热辐射在日常生活中的应用，例如衣物的保暖，食物的加热等。
4. 实践活动：
a. 实验：通过实验测量不同材料在相同温度差下的热传导能力，了解不同材料的导热性能。
b. 计算练习：给定一些具体的热量、质量和温度变化值，要求学生运用焦耳定律公式进行计算。
5. 总结：回顾焦耳定律的基本原理和应用。
强调能量转化和热传递的重要性。
6. 评估：给学生提供几个焦耳定律相关的问题，要求学生回答并解释正确答案。
7. 参考资料：列出相关的教材、网站或其他参考资料，供学生进一步学习。
焦耳定律电路中的能量转化教案(教科版选修31)
6 焦耳定律电路中的能量转化(教师用书独具)●课标要求1.知道焦耳定律．2.了解焦耳定律在生活和生产中的应用．●课标解读1.了解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能．2.理解电功、电功率的概念、公式、物理意义．了解实际功率和额定功率．3.理解焦耳定律，会依据焦耳定律计算用电器产生的电热．了解电功和电热的关系．了解公式Q＝I2Rt(P＝I2R)、Q＝U2t/R(P＝U2/R)的适用条件．4.知道非纯电阻电路中电能与其他形式能的转化关系，电功大于电热．能运用能量转化与守恒的观点解决简洁的含电动机的非纯电阻电路问题．●教学地位本节学问是本章的重点，也是难点，其中电路中的功率问题分析也是高考命题的热点．(教师用书独具)●课导入建议日常生活中，我们常常要用到各种家用电器，例如用电熨斗熨衣服、用电热器烧水、取暖、用电风扇乘凉等．那么电热器烧水时是电能转化为哪种形式的能？电风扇乘凉时又是电能转化为哪种形式的能？能量转化过程中又有什么规律呢？带着这些问题，进入今日的学习．●教学流程设计课前预习安排：1．看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进展争论) 步骤1：导入课，本节教学地位分析步骤2：教师提问，检查预习效果(可多提问几个学生)步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1 外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)步骤7：师生互动完成“探究3”(方式同完成“探究1”一样) 步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”一样)步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成状况并点评步骤4：教师通过例题讲解电功能和电热的区分步骤8：完成“探究4”(重在讲解规律方法技巧) 步骤9：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习状况步骤10：先由学生自己总结本节的主要学问，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能．解电功、电功率的概念、公式、物理意义．了解实际功率和额定功率．解焦耳定律，会依据焦耳定律计算用电器产生的电热．了解电功和电热的关系．了式Q＝I2Rt(P＝I2R)、Q＝U2t/R(P＝U2/R)的适用条件．道非纯电阻电路中电能与其他形式能的转化关系，电功大于电热．能运用能量转守恒的观点解决简洁的含电动机的非纯电阻电路问题. 1.电功的计算．(重点) 2.电热的计算．(重点)3.电流做功表达式的推导．(重点)4.电流做功表达式的推导．(难点)5.纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中区分．(难点)1. 根本学问(1)电功①概念：电场力移动电荷所做的功． ②公式：W ＝qU ＝UIt . ③单位：焦耳，符号J. (2)电功率①物理意义：表示电流做功快慢的物理量．②定义：电流所做的功与做这些功所用时间的比值．③公式：P W＝ t ＝ I U .④单位：瓦特，符号W. 2．思考推断(1) 功率是 1 千瓦的空调正常工作一小时所消耗的电功是1 J ．(×)(2) 电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(√)(3) 用电器的电功率越大，电流做功越多．(×)3．探究沟通留意一下家里用电器的铭牌，假设电视机的铭牌上写着“100 W ”，计算一下，电视机多长时间能用一度电？【提示】 依据电功与电功率的关系可以计算，电视机10 个小时会用掉一度电.1. 根本学问(1)焦耳定律①内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比．②公式：Q ＝I 2Rt . ③单位：J.④应用：工业上的电烙铁电烤箱等；生活中的电暖气、电炉、电熨斗、电饭锅等． (2)热功率①概念：电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值．电功 电功率焦耳定律 热功率电路中的能量转化R R).＝qU ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2 U 2②公式：P Q ＝ ＝I 2R .热 t2. 思考推断(1) 电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．(√)(2) 依据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全一样的．(×)(3) 在非纯电阻的电路中 UI ＜I 2R .(×)3．探究沟通为什么说欧姆定律只适用于纯电阻电路？在非纯电阻电路中 U 、I 、R 三者之间又有怎样的关系呢？【提示】 这是由于在纯电阻电路中，通过电流做功电能被全部转化成了内能，即此时 电功等于电热，也就是UIt ＝I 2R t ，可见此时欧姆定律I ＝U 成立；而在非纯电阻电路中电功大于电热，即 UIt ＞I 2Rt ，所以此时 U 、I 、R 三者之间的关系为 U ＞IR (I ＜U1. 根本学问(1) 内电路中的能量转化①电源：通过各种作用，将其他形式的能转化为电能，转化功率P ＝IE . ②内阻：通过电流做功将一局部电能转化为内阻的内能，即P＝I 2r .内(2) 外电路上的能量转化：通过电流做功将电源输出的电能转化为其他形式的能，即 P外＝UI .(3) 两者之间的关系：由能量守恒定律可知 P ＝P ＋P ，即 EI ＝I 2r ＋UI ，进一步化简内外可得 E ＝U ＋Ir ，可见闭合电路欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体表现．2. 思考推断(1)电动机是非纯电阻用电器，所以在任何状况下，都不能将电能全部转化为内能．(×) (2)在使用电源时，确定不行以让电源短路，以免造成电源的损坏，甚至引起火灾．(√)3. 探究沟通同学们想一下，以下几个组合在纯电阻电路和非纯电阻电路中分别表示什么意义？ U 2 (1) qU (2)UIt (3)I 2Rt (4) Rt【提示】 在纯电阻电路中以上几个公式既可以求电功，也可以求电热，即此时W ＝Q R t .而在非纯电阻电路中求电功只能用(1)(2)，求电热只能用(3)， R t既不＝R W＝＝I Rt <R能求电功也不能求电热.【问题导思】1.电动机和电炉分别接入电路中，都能用欧姆定律计算电流吗？2.电冰箱工作时，电能全部转化为内能吗？3.电功和电热在什么状况下是相等的？1.两种电路的比较两种电路内容元件特点欧姆定律能量转化元件举例纯电阻电路电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能听从欧姆定律IU电流做功电能全部转化为电热电阻、电炉丝、白炽灯等2.电功与电热纯电阻电路UIt全部――转→化为Q2公式关系―→UIt＝I2Rt 或UI＝I2R U＝IR非纯电阻电路除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的器不听从欧姆定律：U>IR 或IU电流做功电能除转化为内能外还要转化为其他的能电动机、电解槽等U2 U2扩展关系―→UIt＝I2Rt＝R ·t 或UI＝I2R＝R非纯电阻电路W＝UIt转――化→为Q＝I2Rt其他形式的能公式关系―→UIt>I2Rt U>IR或UI>I2R不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用W＝UIt，功率都用P＝UI，热量都用Q＝I2Rt，热功率都用P＝I2R，假设用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．电功和电热的区分QQ＝1 Ω，电动机的输入电压为 U ＝5 V ，电路中的电流为 I ＝1 A ，物体 A 重 20 N ，不计摩擦力，求：图 2－6－1(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少？(2) 电动机输入功率和输出功率各是多少？(3)10 s 内，可以把重物 A 匀速提升多高？ (4)这台电动机的机械效率是多少？【导析】 电流经过电动机，一局部电能转化为内能，Q ＝I 2Rt ；一局部电能转化为机 械能，E 机＝mgh .【解析】 (1)依据焦耳定律，热功率为： P ＝I 2r ＝12×1 W ＝1 W. (2) 输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积P 入＝IU ＝1×5 W ＝5 W输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 P 出＝P 入－P ＝5 W －1 W ＝4 W. (3) 电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率，在10 s 内 P 出 t ＝mgh ，解得h ＝P t /mg ＝4×10出20m ＝2 m. (4) 机械效率 η＝P 出/P 入＝80%.【答案】 (1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80%如图 2－6－1 所示，为电动机提升重物的装置，电动机线圈电阻为 r1 1电动机电路的分析与计算并不是全部含有电动机的电路都是非纯电阻电路，要留意区分电动机正常工作和被卡住两种状况．1. 当电动机正常工作时，要留意分清电功和电热的关系，电动机消耗的电能也就是电流做的功 W ＝UIt ，电动机产生的内能必需用 Q ＝I 2Rt 来求，另外，还要留意能量守恒定律的应用即 W ＝Q ＋E (E 为其他形式的能)或 P 入＝P 机＋P 热，其中，P 入＝UI ，P 热＝I 2R ，P 机为机械功率．2. 当电动机被卡住时，电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能， W ＝Q ，即UIt ＝I 2Rt .1．电动玩具汽车的直流电动机电阻肯定，当加上0.3 V 电压时，通过的电流为 0.3 A ， 此时电动机没有转动．当加上3 V 电压时，电流为 1 A ，这时候电动机正常工作，求电动机正常工作时，产生的机械功率和发热功率．【解析】 当加上 0.3 V 电压时电动机不转动，它消耗的电能全部用来发热，此时的电 动机可以看做纯电阻，可以用欧姆定律计算它的电阻R ＝U /I ＝0.3/0.3 Ω＝1 Ω当加上 3 V 电压时，电流为 1 A ，明显不符合欧姆定律，消耗的电能一局部发热，一局部转化为机械能，此时电路为非纯电阻电路．消耗的电功率为：P ＝IU ＝3 W 发热功率 P 热＝I 2R ＝1 W依据能量关系，产生的机械功率为：P 机＝P －P 热＝2 W. 【答案】 2 W 1 W【问题导思】1. 串联电路中阻值越大的电阻消耗的功率越大吗？并联电路中阻值越小的电阻消耗的功率越小吗？2. “220 V 40 W ”与“220 V 60 W ”的两盏灯接在电压为 220 V 的电路中，如何连接才能使两盏灯都正常发光？电路中消耗的总功率与两盏灯各自消耗的功率有什么关系串、并联电路中电功率的分析与计算＝P ＋P ＋…＋P呢？1. 串联电路⎧⎪各局部电路电流I 一样，依据P ＝I 2R ， 功率关系⎨各电阻上的电功率与电阻成正比⎪⎩总功率P 总＝UI ＝(U 1＋U 2＋…＋U n)I 1 2 n2. 并联电路功率关系⎧⎪各支路电压一样，依据P ＝U 2，各支路电阻 ⎨上的电功率与电阻成反比 ⎪⎩总功率P ＝UI ＝U (I ＋I ＋…＋I )＝总P ＋P ＋…＋P 123. 结论1 2 n无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各电阻消耗的功率之和．1. 求解串、并联电路中的功率安排问题，比例法求解会使问题简化，但肯定要确定是正比还是反比关系．2. 当分析用电器的功率问题时，肯定要留意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流．给定两只标有“110 V 40 W ”的灯泡L 1 和标有“110 V 100 W ”的灯泡 L 2 及一只最大阻值为 500 Ω 的滑动变阻器 R ，将它们接在 220 V 的电路中，在如下图的几种接法中，最合理的是( )A BR nC D 【解析】 L (110 V 40 W)和 L (110 V 100 W)的额定电压一样，由 P U 2可知 R>R ，1 2 ＝ R 1 2由串、并联电路电流、电压特点可知 A 、D 中 L 、L 肯定不会同时正常发光，虽然 B 、C能使 L 、L 1同时正常发光，但B 中 P 总＝2(P ＋P 2)，C 中 P 总＝2P，故C 正确．12122【答案】 C最合理的电灯电路的分析推断方法最合理的电灯电路就是能使灯泡正常发光且电路消耗功率最小，解答此类问题的思路分两步：1. 先分清哪个电路的灯泡能够正常发光，可以从电流、电压、电功率中任选一个量到达其额定值，其他两个也到达额定值的方面分析．2. 确定了正常发光后，再比较哪一个电路的实际功率小，可以用定量计算的方法比较哪个电路的总电流小，也可以用定性分析的方法．2．如图 2－6－2 所示电路中，R 1、R 2 都是“4 W 、100 Ω”的电阻，R 3 是“1 W 、100 Ω”的电阻，则 A 、B 间允许消耗的最大功率是()＝R 1 2 图2－6－2A．1.5 W B．9 W C．98 W D.8 W【解析】由P U2得：U1＝U2＝P1R1＝20 VU(3)2U ＝P R ＝10 V，故AB 间所加电压最大值为U ＝10 V，P ＝1 W，P′＝P′＝23 3 3 ＝0.25 W 3 3 2 3 R1P 总＝P3＋P′ ＋P′ ＝1.5 W，A 正确．【答案】 A【问题导思】1.外电路的电阻越大，电源的输出功率越大吗？2.电源的输出功率越大，电源的效率越高吗？3.外电路的电阻越大，电源的总功率越大吗？1.各局部功率关系分析由EIt＝I2Rt＋I2rt 知⎧⎪P电源＝EIEI＝I2R＋I2r⎨P⎪⎩P ＝I2R外＝I2r内2.输出功率随外电阻R 的变化规律PE2 E2(1)电源的输出功率：P ＝UI＝＝(外电路为纯电阻电路)出(R＋r)2 (R－r)2R ＋4r闭合电路中的功率和效率< · .图 2－6－3(2) P－R 图像：以纵轴表示输出功率，以横轴表示外电阻，建立坐标系，则P随外输出出电阻 R 变化的图像如图 2－6－3 所示．(3) 几个结论①当 R ＝r 时，电源的输出功率最大 P E 2＝4r .②当 R <r 时，随 R 的增大输出功率越来越大． ③当 R >r 时，随 R 的增大输出功率越来越小． ④当 PP 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 、R ，且 R R ＝r 2 输出m12123. 闭合电路上功率安排关系P ＝P＋P ，即 EI ＝UI ＋I 2r .输出内闭合电路上功率安排关系，反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源供给的电能， 一局部消耗在内阻上，其余局部输出给外电路，并在外电路上转化为其他形式的能，能量守 恒的表达式为：EIt ＝UIt ＋I 2rt (普遍适用)；EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt (只适用于外电路为纯电阻的电路)．4. 电源的效率图 2－6－4UI U(1) 定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值，即η＝EI ＝E .mU IR R 1(2) 假设外电路为纯电阻电路，则 η＝E ＝I (R ＋r )＝R ＋r ＝ r ，所以外电路电阻越大， 电源效率越高，其 η－R 图像如图 2－6－4 所示．(3) 当电源输出功率最大时，R ＝r ，η＝50 %.1＋R对某电源来说，外电路电阻越大，路端电压越大，电源效率越高，但电源输出功率不肯定也越大，只有外电路电阻越接近于内电阻值，输出功率才越大．电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻 R 0＝3 Ω.甲乙图 2－6－5(1) 当 R 为何值时，R 消耗的功率最大，最大值为多少？ (2) 当 R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？【审题指导】 解答此题时应留意以下两点：(1) U －I 图线的纵轴不从 0 开头．(2) 区分定值电阻 R 0 和总外阻的功率极值规律．ΔU 15【解析】 (1)由题图乙知电源的电动势和内阻为：E ＝20 V ，r ＝| ΔI |＝ 2 Ω＝7.5 Ω由题图甲分析知道，当 R ＝0 时，RE 20消耗的功率最大，最大为 P ＝( )2R 0＝( )2×3R 0＋r 3＋7.5电路图如图 2－6－5 甲所示，乙中图线是电路中的电源的路端电压随R ＋R ＋rW ＝10.9 W(2)当 r ＝R ＋R 0 时，即 R ＝4.5 Ω 时， 电源的输出功率最大，最大值为： EP ＝( )2(R 0＋R )＝( 20)2(3＋4.5) W ＝13.3 W 3＋4.5＋7.5【答案】 (1)0 10.9 W (2)4.5 Ω 13.3 W电源输出功率最大值的求解方法在解答最大功率问题时，理解好功率最大的条件是关键，假设求解局部电阻不变时，只要满足电流最大则功率就最大；假设求解局部电阻转变时，需要计算出功率的表达形式，利用数学学问求极值．3．(2023·山东师大附中月考)如图 2－6－6 所示，直线 A 为电源的路端电压与总电流关系的图线，直线 B 为电阻 R 两端电压与通过该电阻电流关系的图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是( )两盏额定电压为 220 V 的白炽灯 L 和 L 的 U －I 特性曲线如图 2－ 6图 2－6－6A ．2 瓦，66.7 %B ．2 瓦，33.3 %C ．4 瓦，33.3 %D ．4 瓦，66.7 %【解析】 由图可知，E ＝3 V ，r ＝1 Ω，＝( ER ＝2 Ω，故可得：P 出＝( 3)2·R R ＋rR)2·2 W ＝2 W ，η＝ 2＋1R ＋r＝66.7 %，故A 正确． 【答案】 A性曲线解电功与电热问题12－7 所示，L 2 的额定功率约为 W ．现将L 1 和 L 2 串联后接在 220 V 的电源上，电源的内阻无视不计，此时L 2 的实际功率约为W.图 2－6－7【标准解答】 此题考察的是 U －I 曲线及额定功率和实际功率，关键是依据 U －I 曲线找出额定电流和实际电流．从U －I 伏安特性曲线可知，当L 2到达额定电压 220 V 时，通过 L 的电流为 0.45 A ，所以额定功率 P ＝U I ＝220 V ×0.45 A ＝99 W ．假设把L 与 L 串222 212联接在 220 V 的电源上，I 1′＝I 2′且 I 1′(R 1′＋R 2′)＝220 V ，即 U 1′＋U 2′＝220 V ，从综合解题方略——巧用伏安特图像上可知，U1′≈150 V，U2′≈70 V，I ′＝I ′≈0.25 A，灯L 的实际功率P2′≈70V×0.25 A＝17.5 W.【答案】99 17.51 2 21.此题中，灯泡的电阻在不同的电压下是不同的，所以不能用固定的电阻值来计算，这是易错点，也是难点．2.此类题目要留意从图像中猎取信息，怎样将这些信息与所求量的公式联系起来，敏捷求解，这需要具有较高的读图、识图力量．【备课资源】(教师用书独具)电能表电能表是测量电能的专用仪表，通常也称为电度表，它把电功率对时间累积起来计算．可检测出一段时间内发电量或用电量的多少，在工农业生产和日常生活中使用极为广泛．国产电度表的型号由字母和数字组成．其意义如下：第一个字母D—电度表，其次个字母D—单相，S—三相，T—三相四线，X—无功，B—标准表，Z—最大需量，J—直流．型号中字母后的数字代表该产品的设计定型的序号．例如，DD28 表示设计定型序号为28 的单相电度表．2 1 2 21．关于电功的说法中，错误的选项是( ) A ．导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 B ．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程C ．电流做功消耗的能量由电源供给 D ．电功就是电能【解析】 此题考察电场力做功，依据电场力做功的定义及特点，可以推断 A 、B 、C 均正确．电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能量是不同的概念，D 错误．【答案】 D2．(2023·浙江高考)功率为 10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为 60 W 的白炽灯相当．依据国家节能战略，2023 年前一般白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有 2 只 60 W 的白炽灯，均用 10 W 的 LED 灯替代，估算出全国一年节约的电能最接近( )A ．8×108 KW·h C ．8×1011 KW·hB ．8×1010 KW·hD ．8×1013 KW·h【解析】 将白炽灯换为LED 灯后，每个灯节能 50 W ，假设灯一天工作 5 h ，一年 365 天，全国家庭数记为 4×108，则全国每年节能为 ΔE ＝ΔPt ＝2×50×10－3×5×365×4×108 KW·h ＝7.3×1010 KW·h ，B 项最接近．【答案】 B3．(2023·长沙高二检测)R 1 和 R 2 分别标有“2 Ω 1.0 A ”和“4 Ω 0.5 A ”，将它们串联后接入电路中，如图 2－6－8 所示，则此电路中允许消耗的最大功率为()图 2－6－8A ．1.5 WB ．3.0 WC ．5.0 WD ．6.0 W【解析】 R 1 和 R 串联后的总电阻为 R ＝R ＋R ＝6 Ω，电路中的电流不能超过 R 的 额定电流，即 0.5 A ．依据 P ＝IU 和 I ＝U 得 P ＝IR2R ＝1.5 W ，故A 正确．【答案】 A4．电动势为 E 、内阻为 r 的电池与固定电阻 R 0、变阻器 R 串联，如图 2－6－9 所示， 设 R 0＝r ，R ab ＝2r ，当变阻器的滑片自 a 端向 b 端滑动时，以下各物理量中随之减小的是()图 2－6－9A ．电池的输出功率B ．变阻器消耗的功率 ．固定电阻 R 消耗的功率 0 D ．电池内阻消耗的功率【解析】 滑片自 a 向 b 滑动，R 减小，R 总减小，故总电流 I 变大，所以固定电阻 R 0 消耗功率及电池内阻消耗的功率均增大，故C 、D 错；滑动过程中，R 外由 3r 减为 r ，始终 大于内阻 r ，由 P 输出与 R 外关系图像可知，电池输出功率渐渐增大，故A 错．将 R 等效为内阻一局部，则总内阻为2r ，在 R 由 2r 减小到 0 的过程中，等效电源输出功率即变阻器消耗的功率渐渐减小，故B 正确．【答案】 B5．(2023·泸州高二检测)在如图 2－6－10 所示的电路中，定值电阻的阻值为 10 Ω，电动机 M 的线圈电阻值为 2 Ω，a 、b 两端加有 44 V 的恒定电压，抱负电压表的示数为24 V ， 由此可知()图 2－6－10A ．通过电动机的电流为 12 AB ．电动机消耗的功率为 48 WC 0R R C ．电动机线圈在 1 分钟内产生的热量为 480 J D ．电动机输出的功率为 8 W【解析】 依据串联电路的特点，定值电阻两端的电压为20 V ，依据 I ＝U，通过电阻的电流 I ＝2 A ，通过电动机的电流也是2 A ，A 错误．依据P ＝UI ，电动机消耗的功率为48 W ，B 正确．依据 Q ＝I 2Rt ，线圈 1 分钟产生的热量为 480 J ，C 正确．电动机输出功率 P 出 ＝P －P 热＝UI －I 2R ，则 P 出＝40 W ．D 错误．【答案】 BC1. 电功率的计算公式 PU 2U 是加在用电器两端的电压，R 是用电器的电阻，此式可用于()＝ R 中，A. 计算电冰箱的功率B ．计算电风扇的功率C ．计算电烙铁的功率D ．计算洗衣机的功率【解析】 公式 P ＝U 2是依据功率公式和欧姆定律推导出来的，只能用在纯电阻电路中，故 C 正确，A 、B 、D 错误．【答案】 C2. 用电器两端电压为 220 V ，这意味着()A.1 A 电流通过用电器时，消耗的电能为220 J B ．1 C 正电荷通过用电器时，产生 220 J 的热量 C ．1 A 电流通过用电器时，电流的发热功率为220 W D ．1 C 正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220 J【解析】 依据电场力做功和电流做功的公式 W ＝Uq 和 W ＝UIt 可以看出A 错，D 对； 由于用电器不肯定是纯电阻电路，即不肯定把电能全部转化为内能，故B 、C 选项错．【答案】 D 3．一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示．依据表 中所供给的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为( )额定容量 54 L 最高水温 75 ℃ 额定功率 1 500 W 额定压力 0.7 MPa 额定电压220 V电器类别Ⅰ类U 220 r U UA.6.8 A B ．0.15 A C ．4.4 A D ．0.23 A【解析】 由 P ＝UI 可知，该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：I ＝P ＝1 500A ≈6.8 A ，应选项A 正确．【答案】 A 4.图 2－6－11(2023·全国高考)一台电风扇的额定电压为沟通220 V ．在其正常工作过程中，用沟通电流表测得某一段时间内的工作电流 I 随时间 t 的变化如图 2－6－11 所示．这段时间内电风扇的用电量为( )A ．3.9×10－2 度B ．5.5×10－2 度C ．7.8×10－2 度D ．11.0×10－2 度【解析】 这里“电量”指的是电风扇消耗的电能，应当用有效值计算，而图中正好为有效值的变化图线，由 E 电＝UIt 分段求和，E 电＝U I t ＋U I t ＋U I t ，正常工作时电压均1 1 12 2 23 3 3为 220 V ，代入数据换算单位后得 E 电＝5.5×10－2 度．【答案】 B5. 加在某电动机上的电压是 U (V)，电动机消耗的电功率为 P (W)，电动机线圈的电阻为 r (Ω，) 则电动机线圈上消耗的电热功率为( )U 2 P 2r P 2rA ．P B. C. 2D ．P － U 2【解析】 此题考察电功率、功率的区分与公式的正确使用．由于P ＝IU ，I ＝P，所以＝(PP 热U )2r ，故 C 正确．【答案】 C6. 把两根电阻一样的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，假设要产生相等的热量 ，则两种方法所需的时间之比 t 串∶t 并为()R A ．1∶1 B ．2∶1 C ．4∶1 D ．1∶4【解析】 串联后电阻为 R ＝2r ，产生的热量为 Q ＝U 2 ＝U 2 ；并联后电阻为 R＝r ，产生的热量为 Q＝U 21＝U 2，假设要 Q1 t 串1∶t 2r t 串 2 ＝4∶1.22R 2 r t 并 21＝Q 2，则有 t 串并【答案】 C7. 把六个一样的小灯泡接成如图2－6－12 甲、乙所示的电路，调整变阻器使小灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P 和 P表示，则以下结论中正确的选项是()甲乙甲 乙图 2－6－12A ．P ＝PB ．P ＝3P甲乙甲 乙C ．P ＝3PD ．P ＞3P乙甲乙甲【解析】 由于甲、乙电路中六个一样的小灯泡都能正常发光，所以有 I 甲＝3I 由 P ＝UI 得 P 甲＝3P 乙，故B 正确．【答案】 B乙，又8. 下面列出了不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要工程，试推断正常工作时，其中功率最大的是( )54 cm 彩色电视机工作电压 170 V ～240 V 工作频率 50 Hz 额定功率 85 W BC －65B 电冰箱额定电压 220 V 工作频率 50 Hz 额定功率 70 W 耗电量 0.50 kW·h/24 hABFS －69 电风扇规格 400 mm 额定电压 220 V 工作频率 50 Hz额定功率 65 W KFR －33GW 空调机t 并ABAB额定电压 220 V 工作频率 50 Hz 制冷/制热电流 6.2 ACD【解析】 电视机、电冰箱、电风扇的额定功率分别为85 W 、70 W 、65 W ，而空调机正常工作时功率 P ＝UI ＝1 364 W ，故D 最大．【答案】 D9. 额定电压都是 110 V ，额定功率 P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的两盏电灯，假设接在电压是220 V 的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是以下中的( )【解析】 推断灯泡能否正常发光，就要推断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流．由 P ＝U 2和条件可知，R <R.对于 A 电路，由于 R <R 所以 U >110 V ，B 灯被烧RABABB毁，两灯不能正常发光，对于 B 电路，由于 R B >R A ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B >U 并，B 灯被烧毁，对于C 电路，B 灯与变阻器并联电阻可能等于 R A ，所以可能 U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．对于 D 电路，假设变阻器的有效电阻等于 A 、B 的并联电阻，则 U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．比较 C 、D 两个电路，由于C 电路中变阻器功率为(I －I )×110 W ，而 D 电路中变阻器功率为(I ＋I )×110 W ，所以 C 电路中消耗的电功率最小．【答案】 C 10.图 2－6－13如图 2－6－13 所示，电阻 R 1＝20 Ω，电动机线圈的阻值 R 2＝10 Ω.当开关翻开时，电流表的示数是 I 0＝0.5 A ；当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数 I 和电路消耗的电功率 P 应是( )1 0 ＝R 11 1A ．I ＝1.5 AB ．I <1.5 AC ．P ＝15 WD ．P <15 W【解析】 由题意知，电路两端的电压 U ＝R I ＝10 V ，闭合开关后，当电压全部加在 电动机的内阻上时，它的电流为 1 A ，但只有一局部电压加在电动机内阻上，所以I <1.5 A ， B 正确．同理电动机所消耗的功率也小于10 W ，则电路消耗的电功率 P <15 W ，D 正确．【答案】 BD11．一只规格为“220 V 2 000 W ”的电炉，求：(1)它在正常工作时的电阻； (2) 假设电网电压为 200 V ，求电炉的实际功率；(3) 在 220 V 电压下，假设平均每天使用电炉2 h ，此电炉一个月要消耗多少度电？ 【解析】 (1)设电炉电阻为 R ，由于电炉为纯电阻电路，依据P ＝IU 、I U 得 R ＝U ＝2202/2 000 Ω＝24.2 Ω.(2)当电压为 U ′＝200 V 时，电炉的实际功率为 P ＝U 2/R ＝2023/24.2 W ＝1 653 W.2/P(3)在 220 V 的电压下，一个月耗用电能(按 30 天计算)W ＝2×2×30 kW·h ＝120 kW·h. 【答案】 (1)24.2 Ω (2)1 653 W (3)120 度 12.图 2－6－14在如图 2－6－14 所示电路中，电源电动势 E ＝10 V ，内阻 r ＝0.5 Ω，电动机的电阻 R 0＝1.0 Ω，电阻 R ＝1.5 Ω.电动机正常工作时，电压表的示数 U ＝3.0 V ，求： (1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率，将电能转化为机械能的功率； (3)电源的输出功率．U 3.0【解析】 (1)电动机正常工作时，总电流为：I ＝R 1＝1.5 A ＝2 A ，电源释放的电功率为 P 释＝EI ＝10×2 W ＝20 W(2)电动机两端的电压为：U ＝E －Ir －U 1＝(10－2×0.5－3)V ＝ 6 V电动机消耗的电功率为：P 电＝UI ＝6×2 W ＝12 W 电动机消耗的热功率为：P 热＝I 2R 0＝22×1 W ＝4W电动机将电能转化为机械能的功率，依据能量守恒为：P 机＝P 电－P 热＝(12－4)W ＝8 W (3)电源的输出功率为：P 出＝P 释－P 内＝P 释－I 2r ＝(20－22×0.5) W ＝18 W 【答案】 (1)20 W (2)8 W (3)18 W。
高二物理焦耳定律教案 焦耳定律教案
高二物理焦耳定律教案焦耳定律教案一、教学目标1.理解焦耳定律的内容及其适用条件。
2.能够运用焦耳定律分析电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
3.培养学生的观察能力、实验能力和分析问题的能力。
二、教学重点与难点1.教学重点：焦耳定律的内容及其应用。
2.教学难点：焦耳定律的推导过程及实验验证。
三、教学过程（一）导入新课1.提问：同学们，我们之前学过电流的热效应，那么电流产生的热量与哪些因素有关呢？2.学生回答：电流、电阻、通电时间。
3.引导：那么这节课我们就来学习一下焦耳定律，看看它是如何描述电流产生的热量与这些因素的关系的。
（二）新课讲解1.简介焦耳定律：焦耳定律是描述电流产生的热量与电流、电阻和通电时间关系的定律。
2.公式推导：Q=I^2Rt解释公式：Q代表热量，I代表电流，R代表电阻，t代表通电时间。
推导过程：通过实验观察，发现电流产生的热量与电流的平方、电阻和通电时间成正比。
3.适用条件：焦耳定律适用于纯电阻电路。
（三）案例分析1.分析案例1：一个电阻为10Ω的电阻器，通过2A的电流，通电10分钟，求产生的热量。
解析：根据焦耳定律，Q=I^2Rt=(2A)^2×10Ω×10×60s=2400J 结论：产生的热量为2400J。
2.分析案例2：一个电阻为20Ω的电阻器，通过3A的电流，通电5分钟，求产生的热量。
解析：Q=I^2Rt=(3A)^2×20Ω×5×60s=5400J结论：产生的热量为5400J。
（四）实验验证1.实验目的：验证焦耳定律的正确性。
2.实验材料：电阻器、电流表、电压表、计时器、导线等。
3.实验步骤：将电阻器接入电路，调整电流和电阻，记录数据。
通过计时器控制通电时间，观察电流表和电压表的示数变化。
根据焦耳定律计算产生的热量，与实验数据对比。
4.实验结果：实验数据与焦耳定律计算结果相符，验证了焦耳定律的正确性。
高中物理选修3-1优秀教案焦耳定律
选修3-1第二章2.5焦耳定律一、教材分析焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现，本节在电学中是重要的概念之一。
二、教学目标（一）知识与技能1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
3、知道电功率和热功率的区别和联系。
（二）过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。
（三）情感、态度与价值观通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
三、教学重点难点【教学重点】电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
【教学难点】电功率和热功率的区别和联系。
四、学情分析学生学好这节知识是非常必要的，A.重点：理解电功和电功率和焦耳定律。
B.难点：帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点，防止学生乱套用公式。
C.关键：本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验。
在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用五、教学方法等效法、类比法、比较法、实验法六、课前准备灯泡（36 V，18 W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机七、课时安排八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。
学生：（1）电灯把电能转化成内能和光能；（2）电炉把电能转化成内能；（3）电动机把电能转化成机械能；（4）电解槽把电能转化成化学能。
教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。
电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。
（三）合作探究、精讲点播1、电功和电功率教师：请同学们思考下列问题（1）电场力的功的定义式是什么?（2）电流的定义式是什么?学生：（1）电场力的功的定义式W=qUq（2）电流的定义式I=t教师：投影教材图2.5-1（如图所示）如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。
高中物理 2.3焦耳定律(学案) 教科版选修(3-1)
2.3 焦耳定律学案导学学习目标1．理解电流热效应的本质2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热重点焦耳定律内容难点电功和电热之间的联系和区别疑点为什么在非纯电阻电路中U ＞IR自主学习1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。
2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。
同步导学1.电功和电功率（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。
（2）W= qU =UIt 是电功的普适式，P= UI 是电功率的普适式，适用于任何电路。
2.焦耳定律和热功率（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.（2）Q =I 2Rt 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R 时在t 时间内产生的热量（电热）；P =I 2R 是热功率的计算式，3.电功和电热（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。
这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W =UIt =I 2Rt =t RU 2.同理P =UI =I 2R =RU 2.（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。
例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等这时电路消耗的电能，即W =UIt 分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q =I 2R t（电枢的电阻生热）.这里W =UIt 不再等于Q =I 2Rt ，应该是W =E 其他＋Q（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt =I 2R t =tRU 2；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W >Q ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。
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2.3 焦耳定律教案1
一、教学目标
（一）知识与技能
1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。
了解实际功率和额定功率。
2．了解电功和电热的关系。
了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。
3．知道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。
4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
（二）过程与方法
通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
（三）情感态度与价值观
通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。
三、重点与难点：
重点：区别并掌握电功和电热的计算。
难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。
四、教学过程：
（一）复习上课时内容
要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。
提出问题，引入新课
1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）
2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。
电能→内能，如电热器。
电能→化学能，如电解槽。
本节课将重点研究电路中的能量问题。
（二）新课讲解-----第五节、焦耳定律
1．电功和电功率
（1）．电功
定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。
用W表示。
实质：是能量守恒定律在电路中的体现。
即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。
【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。
在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。
对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。
这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
表达式：W = Iut ①
【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。
②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。
单位：焦耳（J）。
1J=1V·A·s
（2）电功率
①定义：单位时间内电流所做的功
②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）②
上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。
③单位：为瓦特（W）。
1W=1J/s
④额定功率和实际功率
额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。
实际功率：用电器在实际电压下的功率。
实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。
这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。
再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。
电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。
这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。
学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I2Rt。
这里有一个错误，可让学生思考并找出来。
错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？
英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。
2．焦耳定律——电流热效应
（1）焦耳定律
内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。
表达式：Q=I2Rt ③
【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt
（2）热功率：单位时间内的发热量。
即P=Q/t=I2R ④
【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。
②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。
这时W》Q。
即W=Q+E其它或P =P热+ P其它、UI = I2R + P其它
引导学生分析P56例题（从能量转化和守恒入手）如图
再增补两个问题（1）电动机的效率。
（2）若由于某种原因电
动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？
最后通过“思考与讨论”以加深认识。
注意，在非纯电阻电路
中，欧姆定律已不适用。
（三）小结：对本节内容做简要小结。
并比较UIt和I2Rt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。
在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。
教后记：
1、学生对电功和电热的区别的理解比想象的要好，得益于功和功率学的较好。
在纯电阻电路和非纯电阻电路的计算中经常疏忽欧姆定律不使用。