物理粤教版高二年级选修3-1第二章第5节电功、电功率 教学设计1

第五节电功率教学设计1
【教学目标】
一、知识与技能
1．理解电功和电功率的概念
2．知道焦耳定律及其在生活、生产中的应用
3．理解闭合电路中的功率关系
二、过程与方法
1、通过观察与思考，了解日常生活、生产中的常见用电器及其共同特点，了解实际功率和额定功率。

2、通过分析与实验、区分电动机等非纯电阻用电器的电功和电热，了解公式Q=I2Rt （P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。

3．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。

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。

【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）、引入
【问】电流的形成原因？
分析：导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动
【问】电场力对定向移动的电荷做功吗？
分析：做功，而且做正功
【问】电场力做功必将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出电能转化为其他形式能量的例子
分析：即电流的三个效应，即电能有三个去向而满足能量守恒
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）、电功
【问】初中公式W＝IUt，是否理解？
证明：匀强电场中，在AB两点移动电量q，电场力做功为
W＝FS＝Eqd＝Uq
设：电流为I，q＝It，则：W＝Uq＝IUt
●导体中，电场力做的功说成是电流做的功——电功
●电流通过做功实现电能的转化
●电功与电压、电流及通电时间成正比
●适用于恒定电流（I、U不变）
●单位：焦＝伏安秒〈焦／库·库／秒·秒〉
【问】节约用电，为什么说主要从时间着手？
（三）、电功率
反映电流做功的快慢程度
P＝W/t＝IU 焦耳／秒＝瓦
●不管电流通过什么形式的电路，电流所做的功为IUt
电势能的减少量，电能的转化量——计算电功的万能式
【问】后半夜灯更亮的原因？
电功率与电压、电流成正比
【问】额定功率与实际功率的关系？
额定功率：正常工作时的电功率（长时间连续工作）
实际功率：实际工作时的电功率（可大于等于小于额定功率）
（四）、焦耳定律
【问】焦耳定律式Q ＝I 2Rt 的意义
意义：电流通过阻值为R 的用电器发热的功（电能——热能）
——计算电热的万能式
单位：焦耳
热效应：加热器
（五）、电功和电热
【问】用欧姆定律对IU 进行替换后有IU ＝I 2R ，这里有一个错误你能找出来吗？
【问】电流通过电器做功能全部转变为热吗？
电流通过一个电路，电能转变成什么？——热、磁、化学
电流通过收音机，电能转变成什么？ ——热、磁（机械）
电流通过白炽灯，电能转变成什么？ ——热（光）
电流通过电动机，电能转变成什么？ ——热、机械能
只有在仅发热的电路中，电流所做的功才是电热
热功：W ＝IUt ＝I 2Rt ＝U 2t/R 或热功率P ＝IU ＝I 2R ＝U 2/R
在一般的电路中，电热只是电流做功转化的一部分，所以电流所做的功是大于电热的： W ＝IUt ≥I 2Rt 或 P ＝IU ≥I 2R
即电功≥电热，电功＝电热＋其它能量
【问】分析电机工作电路 两端的电压U ，通过的电流I ，电流做的功W W ＝ 发热 ＋ 转动 不可避免 占的比例越大越好
【问】演示：观察并分析电机中电功大于电热
通电转动时：U ＝8V ，I ＝1.6A IU ＝12.8W （热和机械能）
通电不转动时：U ＝5V ，I ＝4A IU ＝20W （热）
直流电阻：R ＝5/4＝1.25Ω——（为什么？）
不动：电功＝电热 P ＝20W
转动：电 功＝电热＋机械能=12.8W
电 热＝I 2R ＝1.62×1.25＝3.2W
机械能＝8×16－1.62×1.25＝9.62W ——卡机易烧毁
【注意】一般电路中，电功大于电热，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 = I 2R + P 其它
（五）、在闭合电路中的能量转化关系
W Q
电源总功率（电路消耗总功率）：P 总=
外电路消耗功率（电源输出功率）：P 出=
内电路消耗功率（一定是发热功率）：P 内=
纯电阻电路中，电源输出功率随外电路电阻变化关系：
P 出=UI=r R E +·R·r R E +=2)(r
R E +·R 讨论该函数极值可知，当R= 时，输出功率有极大值：
P 出= ，电源输出功率与外阻关系图象如图所示，R ＜r 时，
随R 增大输出功率 ，R=r 输出功率 ，R ＞r 时，随R
增大，输出功率 。

（六）、指导学生阅读课本材料：电饭锅的工作原理
（七）、小结 ①P ＝IU 和W ＝IUt 适用于任何电路（总功和总功率）
②W ＝I 2Rt 是发热的功，但不一定等于电路的电功( R 为直流电阻)
③若可用于I 2Rt 计算电功，或只是发热部分的功
④消耗功率P ＝IU 与发热的功率P ＝I 2R 不可混淆
课外作业：课后练习
教学反馈：本章应紧紧抓住电流的三个效应与能量守恒，强化电功与电热的区别与联系。

R
P。