高二物理上学期第9周教学设计(焦耳定律电路中的能量转化)
高中物理 第二章 直流电路 6 焦耳定律 电路中的能量转化教案 1
焦耳定律 电路中的能量转化一、电功和电功率 1．电功 (1)实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，把电能转化为其他形式的能． (2)表达式W ＝UIt .电功的常用单位还有千瓦时，说明其物理含义，并计算1千瓦时等于多少焦． 提示：1千瓦时表示功率为1千瓦的用电器在1小时内所消耗的电能． 1 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106J. 2．电功率(1)物理意义：表示电流做功快慢的物理量． (2)定义：单位时间内电流所做的功．(3)公式及单位：P ＝Wt＝UI ，其单位为瓦特，符号为W.电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，各用什么物理量表示呢？ 提示：电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少，电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示．电流做功的快慢与做功的时间和做功的多少有关．二、焦耳定律1．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为Q ＝I 2Rt .2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，计算公式为P ＝I 2R . 3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为内能．4．非纯电阻电路：像含有电动机或电解槽等非纯电阻用电器的电路被称为非纯电阻电路，在非纯电阻电路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能量．生活中电热的利用主要有哪些实例？ 提示：电热水器、电饭锅、电烤箱、电焊等．考点一 纯电阻电路与非纯电阻电路1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较3.电功率和热功率的区别与联系(1)区别：电功率是指输入某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U 和通过的电流I 的乘积．热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流强度的平方和导体电阻的乘积．(2)联系：对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P ＝IU ＝I 2R ＝U 2R中任一形式进行计算．对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率．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 ＝I 2Rt ，热功率都用P ＝I 2R ，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．【例1】 规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V 的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 审题时应把握以下三点： (1)发热功率为P 热＝I 2R .(2)机械能的功率为：P 机＝P 电－P 热． (3)电动机不转动时，可理解为纯电阻．【答案】 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W【解析】 (1)排气扇在220 V 的电压下正常工作时的电流为：I ＝P U ＝36220A≈0.16 A，发热功率为P 热＝I 2R ＝(0.16)2×40 W≈1 W. 转化为机械能的功率为：P 机＝P －P 热＝36 W －1 W ＝35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I ′＝U R ＝22040A ＝5.5 A ，电动机消耗的功率即电功率等于热功率：P 电′＝P 热′＝UI ′＝220×5.5 W＝1 210 W. 总结提能 排气扇中有电动机，解答有关电动机问题时注意：(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P ＝UI ＝I 2R ＝U 2R均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P 电＝UI >P 热＝I 2R ，U ≠IR ，而有U >IR .(3)输入功率是指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI ＝I 2R ＋P 机．在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R ，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和1.0 V ；重新调节R ，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和15.0 V ．求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机线圈的电阻．答案：22.0 W 2.0 Ω解析：当电流表和电压表的示数为0.5 A 和1.0 V 时，电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r ＝U 1I 1＝1.00.5Ω＝2 Ω.当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和15.0 V ，则电动机的总功率P 总＝U 2I 2＝15.0×2.0 W＝30.0 W ，线圈电阻的热功率P 热＝I 22r ＝2.02×2 W＝8.0 W ，所以P 输出＝P 总－P 热＝30.0 W －8.0 W ＝22.0 W. 考点二 串、并联电路中电功率的分析与计算1．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I 额，电功率也达到额定功率P 额，且P 额＝U 额I 额．(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率．2．串、并联电路中的功率分配 (1)串联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2R ，各电阻上的电功率与电阻成正比总功率P 总＝UI ＝U 1＋U 2＋…＋UnI＝P 1＋P 2＋…＋Pn(2)并联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各支路电压相同，根据P ＝U 2R，各支路电阻上的电功率与电阻成反比总功率P 总＝UI ＝U I 1＋I 2＋…＋I n＝P 1＋P 2＋…＋Pn(3)结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和．1求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一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，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流.【例2】 额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是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图中的哪一个( )哪些电路能使A 、B 灯正常发光⇒哪个电路变阻器消耗能量少⇒哪个电路消耗能量最少【答案】 C【解析】 由P ＝U 2R 和已知条件可知，R A <R B .对于A 电路，由于R A <R B ，所以U B >110 V ，B 灯被烧毁，两灯不能正常发光．对于B 电路，由于R A <R B ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B >U 并，B 灯烧毁．对于C 电路，由于B 灯与变阻器的并联电阻可能等于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，若变阻器的有效电阻等于A 、B 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 A －I B )×110 V，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V，所以C 电路消耗的电功率最小．如图所示的电路中，两端电压U 保持不变．若电阻R 1、R 2、R 3上消耗的功率相等，则它们的阻值之比R 1R 2R 3为( C )A ．11 1B ．41 1C ．144D ．122解析：R 2、R 3并联，电压U 相等，由P ＝U 2R 可知，P 相等时R 2＝R 3，由U ＝IR 可知I 2＝I 3＝I ，故通过R 1的电流为2I .R 1消耗的功率P ＝(2I )2R 1＝4I 2R 1①R 2消耗的功率P ＝I 2R 2②比较①②得R 2＝4R 1，故R 1R 2R 3＝144，C 正确．1．(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( ACD ) A ．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt B ．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt C ．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q ＝I 2Rt D ．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q ＝UIt解析：电功的计算式W ＝UIt 适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q ＝I 2Rt 也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W 才等于焦耳热Q .2．有一台标有“220 V 50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是( C )A ．I ＝P U ＝522A ，Q ＝UIt ＝3 000 JB ．Q ＝Pt ＝3 000 JC ．I ＝P U ＝522 A ，Q ＝I 2Rt ≈1.24 JD ．Q ＝U 2R t ＝22020.4×60 J＝7.26×106J解析：电流I ＝P U ＝50220 A ＝522A ，电风扇正常工作时产生的电热是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫5222×0.4×60 J≈1.24 J，故选C.3．有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( C )A ．电解槽消耗的电功率为120 WB ．电解槽的发热功率为60 WC ．电解槽消耗的电功率为60 WD ．电路消耗的总功率为60 W解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且干路电流I ＝I 灯＝60 W 110 V，则电解槽消耗的功率P ＝P 灯＝60 W ，C 对A 错；电解槽的发热功率P 热＝I 2R ≈1.3 W，B 错；整个电路消耗的功率P 热＝220 V×60 W110 V＝120 W ，D 错．4．如图所示，已知U AB ＝6 V ，当滑动变阻器触头P 位于正中位置时，额定电压为3 V 的灯泡L 正常发光，当触头滑至最左端时，电灯实际功率为2 W ，求此灯泡的额定功率和变阻器的总电阻．答案：4.5 W 4 Ω解析：设滑动变阻器总电阻为R m ，灯泡电阻为R L ，则根据P 位于正中位置时灯泡正常发光，电压为3 V ，滑动变阻器的电压为3 V ，得R L ＝R m2.P 位于最左端时，变阻器有效电阻R ′＝R m ＝2R L ，则：U L ＝2 V.故：R L ＝U 2LP L ＝222Ω＝2 Ω.灯泡额定功率：P 额＝U 2额R L ＝322W ＝4.5 W.变阻器总电阻：R m ＝2R L ＝4 Ω.5．如图所示是额定电压为220 V 的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120 W.(1)要送冷风，选择开关应放在B 位置；要送热风，选择开关应放在A 位置(均填“A ”“B ”或“C ”)．(2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电1 min 电流所做的功是多少？ 答案：7 200 J(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560 W ，则电热丝R 的阻值应为多大？答案：110 Ω解析：(1)送冷风时只有电动机工作，送热风时电动机和电热丝都工作，分析可知填B 、A .(2)电流做的功W ＝P 1t ＝120 W×60 s＝7 200 J. (3)电热丝发热功率为P 2＝560 W －120 W ＝440 W.由P 2＝U 2R 得电热丝的电阻R ＝U 2P 2＝220 V 2440 W＝110 Ω.。
焦耳定律 电路中的能量转化优秀教案
2.6 焦耳定律电路中的能量转化学情分析学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一定的基础，但高中阶段将从电场力做功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求。
本节课所涉及的能量观点，是研究电学问题和其他物理问题的重要方法。
另外，这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工的基础。
所以，本节课不但是物理知识的传授课，更是物理方法和思想的渗透课。
在教学中应该充分联系实际，以便巩固和加深对基础知识的理解，掌握实际问题中的原理。
教学目标（一）知识能力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，理解电功的计算公式，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）学科素养1、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。
2.通过电能与其他形式的能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
教学重点：电功、电功率的概念、公式；焦耳定律；电热、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。
教学方法：等效法、类比法、比较法、实验法教学用具：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、玩具小电机教学过程导入新课[事件1] 教学任务：创设情境，导入新课。
问题导入：问题1：用电器通电后，可以将电能转化为其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，说明其能量的转化情况。
参考示例：电灯把电能转化为内能和光能；电炉把电能转化为内能；电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能。
用电器把电能转化为其他形式能的过程，就是电流做功的过程。
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，遵循能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。
问题2：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。
《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。
高中物理电路能量转化教案
高中物理电路能量转化教案一、教学目标1. 理解并区分电能、电功和电功率的概念。
2. 掌握电路中能量转化的基本规律。
3. 能够通过实验观察和分析电路中的能量转化现象。
4. 学会计算简单电路中的电功和电功率。
二、教学内容1. 电能的概念及其与电功、电功率的关系。
2. 电路中的能量转化过程。
3. 电阻发热与电流做功的关系。
4. 实际电路中的能量损耗问题。
三、教学方法- 采用讲授与讨论相结合的方式，引导学生主动思考。
- 通过实验演示，直观展示能量转化过程。
- 利用问题解决法，提高学生的实际应用能力。
四、教学过程引入新课：开始课程前，教师可以通过提问学生日常生活中接触的电器设备，如何工作以及它们是如何消耗电能的，从而引出电能转化为其他形式能量的概念。
讲授新知：1. 首先明确电能是指电荷在电场力作用下所能做的功，而电功则是电流在电路中所做的功，电功率则是单位时间内电流所做的功。
2. 通过图解和公式推导，讲解电功的计算公式W=UIt和电功率的计算公式=UI，强调U代表电压，I代表电流，t代表时间。
3. 分析电阻发热现象，解释这是电流做功导致的能量转化，即电能转化为热能的过程。
实验操作：设置一个简单的电路，包括电源、开关、电阻和导线。
通过测量不同电阻下的电流和电压，让学生亲自计算电功和电功率，并观察电阻的发热情况。
讨论与实践：分组讨论在实际生活中，如何减少能量损耗，例如使用高效率的电器设备，合理布局电路等。
总结归纳：回顾电能、电功和电功率的概念及其计算方法，强调能量守恒定律在电路中的应用，即输入电路的电能等于电路中消耗的各种形式能量之和。
五、作业布置1. 设计一个包含灯泡和电动机的简单电路，计算总电功和各部分电功率。
2. 分析家庭中某个电器的能量损耗情况，提出改进建议。
【教案】电路中的能量转化+微课教学设计高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
§19.1《电路中的能量转化》教学设计章节名称§19.1电路中的能量转化学科高二物理课时1课时课型新授课教学背景教材分析本节课是人教版（2019）第十九章第1节《电路中的能量转化》，本节课程标准要求：从能量转化的角度理解电功和电热，区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
并且理解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它形式的能。
学情分析本节课授课对象是高二学生，他们在初中阶段已经学习过电功、焦耳定律等知识及其公式应用，并且对纯电阻电路中电流做功，使得电能转化成内能已经有了一定的认识，因而本节课应在此基础上了解非纯电阻电路，理解非纯电阻电路中的能量转化情况。
在授课过程中，为了同时展示纯电阻电路和非纯电阻电路的区别，从“为什么电风扇卡住后容易引起火灾？”这一问题出发，研究两种电路中的能量转化，引导学生分析，最终归纳得出物理规律。
教学目标物理观念1.从能量转化的角度理解电功和电功率；理解电功和能量转化的关系；2.理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻电路。
科学思维1.经历探究过程，理解纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。
科学探究1.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。
科学态度与责任1.培养学生透过现象看本质的思维方法。
2.阅读课后材料，渗透科学家的物理思维和科学精神。
教学重点纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。
教学难点纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。
会从能量守恒角度理解焦耳定律。
教学方法讲授法教学用具PPT教学过程师生活动设计意图【导课】问题：为什么电风扇卡住后容易引起火灾？引起火灾，一定是因为电路产生热量较多，那为什么电风扇在卡住之后容易引起火灾呢。
要想解决这个问题，我们应该站在物理学的角度，研究电风扇所在的电路，并分析此电路中的能量转化。
要想分析一个电路中的能量转化，首先要看电路中具有哪种类型的用电器。
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
教案主题：焦耳定律的介绍与应用
教学目标：
1. 理解焦耳定律的概念和公式。
2. 掌握焦耳定律在热学问题中的应用。
3. 能够解答与焦耳定律相关的问题。
教学重点：
1. 理解焦耳定律的概念和公式。
2. 理解焦耳定律在热学问题中的应用。
教学准备：
1. 教师准备教学课件和实验器材。
2. 学生准备笔记本和物理活页纸。
教学过程：
Step 1：导入
引入热学概念，与学生讨论热传递的方式和热传递的基本规律。
Step 2：介绍焦耳定律
通过讲解和示意图，介绍焦耳定律的概念。
讲解焦耳定律的公式：Q = m * c * ΔT。
Step 3：实验演示
进行一个简单的实验来演示焦耳定律。
例如，用热水和冷水做一个实验，测量温度的变化和计算各自的热量。
Step 4：应用实例
给出一些应用实例，让学生应用焦耳定律解决实际问题。
例如，计算给定物质的燃烧热、解决火车刹车过程中的问题等。
Step 5：讲解实例解答
讲解和解答实例中的问题，解释解题过程和方法。
Step 6：小结与拓展
总结本节课的重点内容，强调焦耳定律在热学问题中的重要性。
提醒学生多做实践和思考，加深对焦耳定律的理解。
Step 7：作业布置
布置相关习题作业，巩固学生对焦耳定律的理解和应用。
鼓励学生自主学习和探索更多应用实例。
教学评价：
通过学生的课堂参与度和作业表现来评价学生对焦耳定律的掌握程度。
高中物理《电路中的能量转化》教学设计
《电路中的能量转化》教学设计学科：物理年级：高二年级【教学内容】这节课涉及到的是电路中的能量是怎样转化的。
用能量守恒定律推导出电功以及电功率的表达式，根据能量守恒定律，推导出焦耳定律和电路中热功率的表达式，通过思考与讨论得到电流在对电动机做功的过程中，有关能量的转化问题，并且通过进一步讨论得到纯电阻电路和非纯电阻电路的区别与联系。
【教材分析】《电路中的能量转化》是普通高中教科书物理必修第三册第十二章第1节内容。
内容安排在静电场和部分电路欧姆定律之后，目的是让学生从电场的角度建立电功和电能的概念，从能量守恒的角度总结“焦耳定律”。
在电场和电路的情境下培养学生的能量观念，所以本节在本章中占有非常重要的位置。
【学情分析】从知识层面来看，学生在初中已经知道电流做功的含义，了解电功率和焦耳热的表达式。
在第十章学习了电场力做功对应电势能的减少量，本节从电场力做功理解电流做功的含义。
电流做功的实质就是恒定电场对电荷做功。
学生在必修二学习了各种能量，知道各种能量间通过力做功的途径实现转化，有助于学生理解电能和其他能量间的转化。
中学生喜欢物理实验探究，对和原有认知不同的现象充满好奇，产生疑问。
对于电动机电能转化的教学可以通过实验测量电压和电流，让学生经历实验认识非纯电阻电路.【教学目标】物理观念：通过电功和焦耳定律公式的推导，理解电功和电热的区别和联系，理解并会计算电功率和热功率；科学思维：通过能量守恒的思想，推出焦耳定律；科学探究：体会科学探究的过程,培养他们严谨的科学态度；科学态度和责任：引导学生珍惜能源，培养社会责任意识。
【教学方法】讲授法、启发式、分组讨论【教学重点】电功概念的建立和理解【教学难点】对包含电动机的电路中的能量转化的实例分析【教学准备】高中物理必修第三册教材、PPT、教学视频、实验器材、自制器材等）【教学过程】电功、电功率（一）电功表达式的推导那么电流是通过什么方式做功的呢？原来给导体两端通电，导体中形成了恒定的电场，导体中恒定的电场对自由电荷的静电力做功，自由电荷在静电力的作用下发生定向移动，结果电荷的电势能减小，其他形式的能增加如图所示，表示一段电路，电荷从左向右定向移动，他们经过这段电路所用的时间记为t，根据以学的知识，在这段时间内，通过这段电路任意横截面的电量为q=It，如果这段电路两端的电势差是u，静电力做的功就是W=qU，由此我们可以推出电功的表达式W=UIt，可求解电路中电流做的总功，使用于所有的电路。
《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 电路中的能量转化》导学案
《焦耳定律 电路中的能量转化》导学案【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 4. 理解和应用电路中能量的转化【学习重点】焦耳定律内容，电路中能量的转化。
【学习难点】电功和电热之间的联系和区别，电路中能量的转化。
【自主探究】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间成 。
这个关系最初是 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= 。
5、电路中的能量转化:⑴、电功是电能转化成 的量度，计算公式：W= ；电热是电能转化成 的量度，计算公式：Q= 。
⑵、纯电阻电路与非纯电阻电路的区别：纯电阻电路（如电热器）：满足欧姆定律U=IR ，电能 电热。
非纯电阻电路（如电动机）：不满足欧姆定律 U>IR ，电能 电热。
①纯电阻电路，消耗了多少电能，就一定会产生多少电热，因此电功等于电热。
电功、电热关系式W=Q= = = 电功率、热功率关系式P=P Q = = = ②非纯电阻电路，消耗的电能只有一部分转化为电热，因此电功大于电热。
电功W= ，电热Q= 电功率P= ，热功率P Q = 【同步探究】 探究一：电流做功的本质→推导电功的表达式 如图表示很小一段电路，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间记为t ，在导体两端加上电压U ，导体中形成的电流为I 。
高中物理2.6焦耳定律_电路中的能量转化教案教科版选修3_1
焦耳定律电路中的能量转化●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，会根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单的含电动机的非纯电阻电路问题．●教学地位本节知识是本章的重点，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)●新课导入建议日常生活中，我们经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，进入今天的学习．●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】(同学之间可进行讨论步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，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”相同步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成情况并点评步骤4：教师通过例题讲解电功能和电热的区别步骤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】，验证学习情况步骤10：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】(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＝IU . ④单位：瓦特，符号W. 2．思考判断(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．探究交流注意一下家里用电器的铭牌，如果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】 根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)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．②公式：P 热＝Qt＝I 2R . 2．思考判断(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)根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相同的．(×)(3)在非纯电阻的电路中UI ＜I 2R .(×) 3．探究交流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】 这是因为在纯电阻电路中，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 R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 ＜U R).(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：通过电流做功将一部分电能转化为内阻的内能，即P 内＝I 2r .(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 内＋P 外，即EI ＝I 2r ＋UI ，进一步化简可得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．思考判断(1)电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全部转化为内能．(×) (2)在使用电源时，绝对不可以让电源短路，以免造成电源的损坏，甚至引起火灾．(√) 3．探究交流同学们想一下，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？(1)qU (2)UIt (3)I 2Rt (4)U 2Rt【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＝qU ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2R 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)，U 2Rt既不能求电功也不能求电热.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．电功和电热在什么情况下是相等的？ 1．两种电路的比较W ＝UIt ――→纯电阻电路全部转化为Q ＝I 2Rt公式关系―→UIt ＝I 2Rt 或UI ＝I 2R U ＝IR扩展关系―→UIt ＝I 2Rt ＝U 2R ·t 或UI ＝I 2R ＝U 2RW ＝UIt――→非纯电阻电路转化为Q ＝I 2Rt 其他形式的能 公式关系―→UIt >I 2Rt U >IR 或UI >I 2R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 ＝I 2Rt ，热功率都用P ＝I 2R ，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．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r＝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，一部分电能转化为内能，Q ＝I 2Rt ；一部分电能转化为机械能，E 机＝mgh .【解析】 (1)根据焦耳定律，热功率为：P Q ＝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 Q ＝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 出t /mg ＝4×1020m ＝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%电动机电路的分析与计算并不是所有含有电动机的电路都是非纯电阻电路，要注意区分电动机正常工作和被卡住两种情况．1．当电动机正常工作时，要注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须用Q ＝I 2Rt 来求，另外，还要注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一定，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 1/I 1＝0.3/0.3 Ω＝1 Ω当加上3 V 电压时，电流为1 A ，显然不符合欧姆定律，消耗的电能一部分发热，一部分转化为机械能，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根据能量关系，产生的机械功率为：P 机＝P －P 热＝2 W. 【答案】 2 W 1 W1．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呢？1．串联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2R ，各电阻上的电功率与电阻成正比总功率P 总＝UI ＝U 1＋U 2＋…＋UnI＝P 1＋P 2＋…＋Pn2．并联电路 功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各支路电压相同，根据P ＝U 2R，各支路电阻上的电功率与电阻成反比总功率P 总＝UI ＝U I 1＋I 2＋…＋I n＝P 1＋P 2＋…＋Pn3．结论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、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一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，一定要注意用电器的安全，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，在如图所示的几种接法中，最合理的是()ABC D【解析】 L 1(110 V 40 W)和L 2(110 V 100 W)的额定电压相同，由P ＝U 2R可知R 1>R 2，由串、并联电路电流、电压特点可知A 、D 中L 1、L 2一定不会同时正常发光，虽然B 、C 能使L 1、L 2同时正常发光，但B 中P 总＝2(P 1＋P 2)，C 中P 总＝2P 2，故C 正确．【答案】 C最合理的电灯电路的分析判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达到其额定值，其他两个也达到额定值的方面分析．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()图2－6－2A ．1.5 WB ．9 WC ．8 W D.98W【解析】 由P ＝U 2R得：U 1＝U 2＝P 1R 1＝20 VU 3＝P 3R 3＝10 V ，故AB 间所加电压最大值为U 3＝10 V ，P 3＝1 W ，P ′2＝P ′3＝U 322R 1＝0.25 WP 总＝P 3＋P ′1＋P ′2＝1.5 W ，A 正确．【答案】 A1．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．各部分功率关系分析 由EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt 知EI ＝I 2R ＋I 2r ⎩⎪⎨⎪⎧P 电源＝EI P 外＝I 2RP 内＝I 2r2．输出功率随外电阻R 的变化规律(1)电源的输出功率：P 出＝UI ＝PE 2R ＋r2＝E 2R －r 2R＋4r (外电路为纯电阻电路)图2－6－3(2)P 输出－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 出随外电阻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 m ＝E 24r.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P 输出<P m 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1、R 2，且R 1·R 2＝r 2. 3．闭合电路上功率分配关系P ＝P 输出＋P 内，即EI ＝UI ＋I 2r .闭合电路上功率分配关系，反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路，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2－6－4(1)定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值，即η＝UI EI ＝U E.(2)如果外电路为纯电阻电路，则η＝U E ＝IR I R ＋r ＝R R ＋r ＝11＋rR，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 %.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，但电源输出功率不一定也越大，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 0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】 解答本题时应注意以下两点： (1)U －I 图线的纵轴不从0开始．(2)区别定值电阻R 0和总外阻的功率极值规律．【解析】 (1)由题图乙知电源的电动势和内阻为：E ＝20 V ，r ＝|ΔU ΔI |＝152 Ω＝7.5 Ω由题图甲分析知道，当R ＝0时，R 0消耗的功率最大，最大为P ＝(ER 0＋r)2R 0＝(203＋7.5)2×3 W ＝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：P ＝(E R 0＋R ＋r)2(R 0＋R )＝(203＋4.5＋7.5)2(3＋4.5) W ＝13.3 W 【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，若求解部分电阻不变时，只要满足电流最大则功率就最大；若求解部分电阻改变时，需要计算出功率的表达形式，利用数学知识求极值．3．(2012·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( )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，R ＝2 Ω，故可得：P 出＝(E R ＋r)2·R＝(32＋1)2·2 W＝2 W ，η＝R R ＋r ＝66.7 %，故A 正确． 【答案】 A性曲线解电功与电热问题两盏额定电压为220 V 的白炽灯L 1和L 2的U －I 特性曲线如图2－6－7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，电源的内阻忽略不计，此时L 2的实际功率约为________W.图2－6－7【规范解答】本题考查的是U－I曲线及额定功率和实际功率，关键是根据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L2达到额定电压220 V时，通过L2的电流为0.45 A，所以额定功率P2＝U2I2＝220 V×0.45 A＝99 W．如果把L1与L2串联接在220 V的电源上，I1′＝I2′且I1′(R1′＋R2′)＝220 V，即U1′＋U2′＝220 V，从图像上可知，U1′≈150 V，U2′≈70 V，I1′＝I2′≈0.25 A，灯L2的实际功率P2′≈70 V×0.25 A＝17.5 W.【答案】99 17.51．本题中，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．此类题目要注意从图像中获取信息，怎样将这些信息与所求量的公式联系起来，灵活求解，这需要具有较高的读图、识图能力．【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，第二个字母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．1．关于电功的说法中，错误的是( ) 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】 本题考查电场力做功，根据电场力做功的定义及特点，可以判断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．(2012·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．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯，均用10 W 的LED 灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )A ．8×108KW·h B ．8×1010KW·h C ．8×1011 KW·hD ．8×1013KW·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 ＝2×50×10－3×5×365×4×108KW·h＝7.3×1010KW·h，B 项最接近．【答案】 B3．(2013·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 2串联后的总电阻为R ＝R 1＋R 2＝6 Ω，电路中的电流不能超过R 2的额定电流，即0.5 A ．根据P ＝IU 和I ＝U R得P ＝I 2R ＝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，下列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C ．固定电阻R 0消耗的功率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，电池输出功率逐渐增大，故A 错．将R 0等效为内阻一部分，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逐渐减小，故B 正确．【答案】 B5．(2013·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，理想电压表的示数为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 ．电动机线圈在1分钟内产生的热量为480 JD ．电动机输出的功率为8 W【解析】 根据串联电路的特点，定值电阻两端的电压为20 V ，根据I ＝UR，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．根据P ＝UI ，电动机消耗的功率为48 W ，B 正确．根据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P ＝U 2R中，U 是加在用电器两端的电压，R 是用电器的电阻，此式可用于( )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 2R是根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】 根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；因为用电器不一定是纯电阻电路，即不一定把电能全部转化为内能，故B 、C 选项错．【答案】 D3．一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．根据表中所提供的数据，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( )C ．4.4 AD ．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 U＝1 500220A≈6.8 A，故选项A 正确．【答案】 A4.图2－6－11(2012·全国高考)一台电风扇的额定电压为交流220 V ．在其正常工作过程中，用交流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，应该用有效值计算，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 1I 1t 1＋U 2I 2t 2＋U 3I 3t 3，正常工作时电压均为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( )A ．P B.U 2r C.P 2r U 2 D ．P －P 2rU2【解析】 本题考查电功率、功率的区别与公式的正确使用．因为P ＝IU ，I ＝PU，所以P 热＝(PU)2r ，故C 正确．【答案】 C6．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t 串∶t 并为( )A ．1∶1B ．2∶1C ．4∶1D ．1∶4【解析】 串联后电阻为R 1＝2r ，产生的热量为Q 1＝U 2R 1t 串＝U 22r t 串；并联后电阻为R 2＝r 2，产生的热量为Q 2＝U 2R 2t 并＝U 2r2t 并，若要Q 1＝Q 2，则有t 串∶t 并＝4∶1.【答案】 C7．把六个相同的小灯泡接成如图2－6－12甲、乙所示的电路，调节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甲和P乙表示，则下列结论中正确的是( )甲乙图2－6－12A．P甲＝P乙 B．P甲＝3P乙C．P乙＝3P甲 D．P乙＞3P甲【解析】因为甲、乙电路中六个相同的小灯泡都能正常发光，所以有I甲＝3I乙，又由P＝UI得P甲＝3P乙，故B正确．【答案】 B8．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项目，试判断正常工作时，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 hA BFS－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空调机额定电压220 V工作频率50 Hz制冷/制热电流6.2 AC D【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，若接在电压是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下列中的( )【解析】 判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流．由P ＝U 2R和已知条件可知，R A <R B .对于A 电路，由于R A <R B 所以U B >110 V ，B 灯被烧毁，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，若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 A －I B )×110 W，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×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.当开关打开时，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( )A ．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 1I 0＝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 ，但只有一部分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)若电网电压为200 V ，求电炉的实际功率；(3)在220 V 电压下，如果平均每天使用电炉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，根据P ＝IU 、I ＝U R 得R ＝U 2/P ＝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 ＝2002/24.2 W ＝1 653 W.(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＝1.5 Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U 1＝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．【解析】 (1)电动机正常工作时，总电流为：I ＝U 1R 1＝3.01.5A ＝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，根据能量守恒为：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 中国书法艺术说课教案今天我要说课的题目是中国书法艺术，下面我将从教材分析、教学方法、教学过程、课堂评价四个方面对这堂课进行设计。
电路中的能量转化教案高二上学期物理人教版
人教版（2019）物理必修三12.1 《电路中的能量转化》教学设计如图，一段电路两端的电压为U ，通过的电流为I ，在时间t 内通过这段电路任一横截的电荷量q=It则电场力做功W=qu=UIt 3.1 电功定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积。
公式：W=UIt 单位：焦耳，符号：J3.2 电功率定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。
公式：UI WP ==t 。
单位：瓦特，符号w 。
3.3 焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
公式：t I Qr 2=。
热功率：单位时间内的发热量称为热功率。
公式：r 2I P=。
物理意义：表示电流发热快慢的物理量。
3.4 纯电阻电路与非纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器举例白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅电动机、电解槽能量转化公式tR U Rt I UI Q W 22t ====其它W Q +=W ，t I Q r 2=t UI W =欧姆定律符合，U=IR ，R 即是原件电阻不符合，U ＞Ir ，r 为原件内发热电阻，并非是原件总电阻关系 W ＝UIt 、P 电＝UI 适用于任何电路计算电功和电功率Q ＝I 2Rt 、P 热＝I 2R 适用于任何电路计算电热和热功率只有纯电阻电路满足W ＝Q ，P 电＝P 热；非纯电阻电路W>Q ，P 电>P 热3.5 额定功率与实际功率额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率。
用电器铭牌上所标的功率即为额定功率。
实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率。
为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率。
3.6 串、并联电路中电功率的计算 串联电路功率关系各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2R ，各电阻上的电功率与电阻成正比。
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。
焦耳定律电路中能量的转化PPT学习教案
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电源的三个功率以及关系
(a)电源总功率：P总 I E
(b)外电路功率：P出
I
U
E2 R (R r)2
(c)内电阻功率：P内 I U内 I2 r (d )三个功率关系：P总＝P出＋P内
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环节三：同步训练
创新设计例2
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电热Q
1、定义:电流通过导体产生的热量. 2、公式:
(1)推导： 电能全部转化为内能： Q=W=IUt
Q=I2 R t
欧姆定律：U=IR
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电热Q
2、公式:
Q=I2R t 电热普适公式
焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q
等于电流I的二次方、导体的电阻R 和
通电时间 t 三者的乘积 ．
3、单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).
焦耳定律适用于:纯电阻电路；非纯电阻电路．
纯电阻电路：只含有电热元件的电路（如白炽 灯、电炉、电烙铁；及转子被卡住的电动机）．
非纯电阻电路：电路中含有在转动的电动机或 有在发生化学反应的电解槽的电路．
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热功率P
1、定义:单位时间内的发热量.
2、公式: P=Q /t=I2R 热功率普适公式
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W。
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同步练习：
例2：如图所示，直线B为电源的U-I图线， 直线A为电阻的U-I图线，用该电源和该电 阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电 源的效率分别是：
A、电源的输出功率为4W； B、电源的输出功率为2W； C、电源的效率为33.3% D、电源的效率为67%
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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。
高中物理2.6 焦耳定律 电路中的能量问题 优秀教案
省高中高20xx级物理组2.6焦耳定律电路中的能量转化导学案1.电源是的装置.电源提供的能量一局部消耗在外电路上，电能转化为；一局部消耗在内电路上，电能转化为能.2.能量关系：电源提供的能量等于内、外电路消耗的能量之和，即：EIt＝ .功率关系：电源提供的电功率等于内、外电路消耗的电功率之和，即：EI＝_________.对于外电路是纯电阻的电路，其能量关系和功率关系分别为：EIt＝，EI＝ . 当外电路短路时：I0E＝，即发生短路时，电源释放的能量全部在内电路上转化成内能，这种状态很危险.课中教学教学活动一：电功电功率一、电功电功率导学探究1.如图1所示，电路中电流为I，通电时间为t，那么在这段时间内通过这段电路的电荷量是多少？如果电路左、右两端的电势差是U，在电荷q从左端移到右端的过程中，电场力做的功是多少？2.电流做功的“快慢〞与电流做功的“多少〞是否相同？答案不相同.电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示.电流做功的多少与做功的时间和做功的快慢有关.电流做功快，但做功不一定多.知识深化1.电功是指电路中电场力对电荷所做的功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程.2.电功的计算式W＝UIt和电功率的计算式P＝UI均适用于任何电路.例1(20xx·湖州期末)a、b两灯连接成如图2所示的电路.a灯的规格为“220 V 40 W〞，b灯的规格为“220 V100 W〞.通电时，a、b两灯两端电压分别为U a、U b，实际功率分别为P a、P b，且实际功率都没有超过额定功率，设a、b两灯电阻均不变.以下判断正确的是A.U a<U b，P a<P bB.U a<U b，P a>P bC.U a>U b，P a<P bD.U a>U b，P a>P b例2两盏额定电压均为110 V、额定功率P A＝100 W、P B4.串、并联电路中的功率关系〔见点金〕教学活动二：焦耳定律＝40 W的灯泡，假设接在电压为220 V的电路上，使两盏灯泡均能正常发光，且消耗功率最小的电路是二、焦耳定律导学探究1.某一电路中只含有某一电阻元件，即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中的一种，分析哪些属于纯电阻元件，哪些属于非纯电阻元件.答案纯电阻元件有：白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅；非纯电阻元件有：电动机、电容器、电解槽.2.电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？答案电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能.电熨斗工作时，将电能转化为内能.知识深化1.电热和热功率电热的计算式Q＝I2Rt热功率的计算式P热＝I2R可以计算任何电路中产生的电热和热功率.2.纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能.(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能.3.纯电阻电路和非纯电阻电路的比拟〔见点金〕4.电动机的功率和效率(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P入＝UI.(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r.(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r.教学活动三、电路中的能量问题(4)电动机的效率：η＝P出P入×100%＝IU－I2rIU×100%.例3(多项选择)以下关于电功、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.W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝只适用于纯电阻电路C.在非纯电阻电路中，UI>I2RD.焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路例4(20xx·九江月考)有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A.(1)求这台电动机的内阻；答案0.5 Ω(2)求电动机正常工作时的输出功率；答案 1.5 W(3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？答案8 W例5小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V 4 W〞的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图3所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求：(1)通过电动机的电流；答案0.6 A(2)电动机的输出功率P出；答案 2.04 W(3)电动机的效率.答案85%三、电路中的能量问题1.电源的有关功率和电源的效率(1)电源的总功率：P总＝IE.(2)电源的输出功率：P出＝IU.(3)电源内部的发热功率：P内＝I2r.(4)三者关系：P总＝P出＋P内(适用于任何电路)或EI＝U外I＋U内I(适用于任何电路)或EI＝I2R＋I2r(适用于外电路是纯电阻的电路)(5)电源的效率：η＝P出P总×100%＝UE×100%，对于纯电阻电路，η＝RR＋r×100%.2.串、并联电路的总功率(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…)I＝P1＋P2＋P3＋…(2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…)＝P1＋P2＋P3＋…从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和.例6(20xx·日照期末)如图4所示的电路中，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，电动机的电阻R0＝1.0 Ω，定值电阻R1＝1.5 Ω.电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝3.0 V.求：(1)电源总功率；答案20 W(2)电源的输出功率；答案18 W(3)电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率.答案12 W 8 W板书稳固练习作业：1、《点金训练》；2、教材67页1-5题；教学反思。
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。
高中二年级上学期物理《电路中的能量转化》 教学设计
《电路中的能量转化》教学设计根据学生的回答及时点评，若有回答不全面的地方及时进行补充并予以解释。
例如，在使用电动机时，一部分电能转化为机械能，另外一部分电能转化为内能...，当电动汽车充电时，一部分电能转化为化学能，另外一部分电能转化为内能...同时引导学生一起总结——有的用电器将电能完全转化为内能，而有的用电器除了将电能转化为内能，还有其它形式的能量。
给出纯电阻和非纯电阻的概念二、电功和电功率功是能量转化的量度，引导学生思考：当电能转化为其他能的过程中，是什么在做功呢？将电流做功类比与水流做功如图所示，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通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？这相于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。
在这个过程中，电场力做了多少功？电场力做功的功率是多少？这些公式分别用语言怎么描述？教师讲解：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It在这一过程中，电场力做的功W=qU=UIt梳理给出电功的概念电功：电流在这一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。
进一步利用功与功率的关系给出电功率的概念：电场力做功的功率为P=Wt=UI，电流做功的功率等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I 的乘积。
机将电能转化为机械能；电动汽车将电能转化为化学能。
理解纯电阻和非纯电阻的概念。
回答老师的问题，可能是电流在做功思考老师给出的问题认真听讲，记笔记通过类比电流做功和水流做功，便于学生理解，加深认识。
【高二物理焦耳定律教案】 焦耳定律教案
2.能在实验的基础上得出电热的大小与电流、电阻和通电时间有关， 个电路来完成。
知道焦耳定律。
焦耳定律研究的是把电能转化为内能的多少，它与电功有联系也有区
3.会用焦耳定律进行计算，会利用焦耳定律解释生活中电热利用与防 别。电功是指电流做功，可以把电能转化为各种形式能，而电热只是电功
治。
的一部分。只有在纯电阻电路中，这两个量才相等。
较产生热量的多少?
对于某一个电阻，在电流一定时，通电时间越长，电流通过电阻产生
四、进行实验
热量越多。这个结论可以通过刚才的实验中看出来，某一根电阻丝通电时
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间越长，液柱上升越高，说明放出热量越多。
1.本装置研究电热与电阻的关系。
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多。
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复习提问
的导线入手，提出问题，学生也比较容易猜到电阻是影响电热的因素之一。
(2 分钟)1.电功的大小与哪些因素有关?如何计算?
在设计实验研究电热与电流、电阻和通电时间关系时，要利用到控制变量
2.能说出一些用电器工作时能量的转化情况?
的方法。研究电热与电阻的关系要比研究电热与电流关系思维难度上略低
学生按要求回忆，回答。为本节课作知识上的铺垫。
1.本装置可以用于研究电热与哪个因素的关系?
这些用电器工作时有什么共同特点?
2.两电阻为什么要串联?
导线和电炉丝串联，为什么电炉丝热得发红而导线并不很热?说明什
3.如何比较电流通过电阻放出热量?
么?
4.设计实验数据记录表格
一、提出问题
电路接通，进行实验，观察 U 形管中液柱的上升情况，把实验结果填
焦耳定律教案
焦耳定律教案一、教学目标1.了解焦耳定律的基本概念和公式；2.掌握焦耳定律的应用方法；3.能够解决与焦耳定律相关的物理问题。
二、教学重点1.焦耳定律的基本概念和公式；2.焦耳定律的应用方法。
三、教学难点1.焦耳定律的应用方法；2.能够解决与焦耳定律相关的物理问题。
四、教学内容1. 焦耳定律的基本概念和公式焦耳定律是描述电路中电能转化的定律，它是指电路中电能转化的速率与电路中电流的平方成正比，与电阻的大小成正比。
其公式为：P=I2R其中，P表示电路中电能转化的速率，单位为瓦特（W）；I表示电路中的电流，单位为安培（A）；R表示电路中的电阻，单位为欧姆（Ω）。
2. 焦耳定律的应用方法焦耳定律的应用方法主要包括以下几个方面：2.1 计算电路中的电能转化速率根据焦耳定律公式，可以计算出电路中的电能转化速率。
例如，一个电路中的电流为2A，电阻为10Ω，则电路中的电能转化速率为：P=I2R=22×10=40W2.2 计算电路中的电流根据焦耳定律公式，可以计算出电路中的电流。
例如，一个电路中的电阻为5Ω，电能转化速率为100W，则电路中的电流为：I=√PR=√1005=4A2.3 计算电路中的电阻根据焦耳定律公式，可以计算出电路中的电阻。
例如，一个电路中的电流为3A，电能转化速率为27W，则电路中的电阻为：R=PI2=2732=3Ω3. 能够解决与焦耳定律相关的物理问题在实际应用中，焦耳定律经常用于解决与电路中电能转化相关的物理问题。
例如：3.1 一个电热水壶的电阻为20Ω，工作电压为220V，求电热水壶的功率和工作电流。
根据焦耳定律公式，可以计算出电热水壶的功率和工作电流。
其中，电热水壶的功率为：P=I2R=U2R=220220=2420W电热水壶的工作电流为：I=√PR=√242020=22.1A3.2 一个电路中的电流为5A，电阻为10Ω，求电路中的电能转化速率。
根据焦耳定律公式，可以计算出电路中的电能转化速率。
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四川省宜宾市一中高2015级物理教研组2016—2017学年上期第9周教学设计焦耳定律 电路中的能量转化[学习目标定位] 1.知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算.2.掌握焦耳定律，弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.3.知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别，能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.4.明确闭合电路中的功率及能量转化． 环节一：学生自学测试 一、电功和电功率 1．电功：(1)定义：电场力移动电荷所做的功，简称电功．(2)公式：W ＝UIt ，此式表明电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 与电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积． (3)国际单位制中的单位是：焦耳，符号是J. 2．电功率：(1)电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功．(2)公式：P ＝W t＝UI ，此式表明一段电路上的电功率P 等于这段电路两端的电压U 和电路中电流I 的乘积．(3)国际单位制中的单位是：瓦特，符号是W,1 W ＝1 J/s. 二、焦耳定律 热功率 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)焦耳热：电流通过电阻而产生的热量称为焦耳热． 2．热功率：(1)电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值，叫做热功率． (2)公式：P 热＝Q t＝I 2R .三、电路中的能量转化1．在纯电阻元件中，电流使电阻发热，电能全部转化为内能，电功率等于热功率，即P 电＝P 热．2．在电动机、电解槽等用电器中，电能要分别转化为机械能、化学能等，还有一部分转化为电阻的内能，这时P 电＝P 热＋P 其他．3．式子IE ＝IU ＋I 2r 的物理意义是：电源把其他形式的能量转化为电能的功率IE ，等于电源输出功率IU 与电源内电路的热功率I 2r 之和. 环节二：学生讨论探究 一、电功和电功率 [问题设计]在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹暖风和热风．它们都是通过电流做功把电能转化为热能的． 1．电流做功的实质是什么？答案 因电流是自由电荷在电场力作用下定向移动形成的，电流做功实质上是导体中恒定电场对自由电荷的电场力做功．2．设加在一段电路两端的电压为U ，通过电路的电流为I ，试推导t 时间内电流做功的表达式及电功率的表达式．答案 t 时间内通过电路的总电荷量q ＝It ，电场力移动电荷做功W ＝qU ，故t 时间内电流做功W ＝UIt .又因为P ＝Wt，可得：P ＝UI . [要点提炼]1．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量． 2．电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功． 3．电功率P ＝W t＝IU ，表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律和热功率 [问题设计]1．某同学家中有一只电炉，电阻为50 Ω，试计算该电炉接到220 V 电源上在100秒的时间内消耗的电能和产生的热量． 答案 I ＝U RW ＝UIt ＝U ·U R ·t ＝U 2R t ＝96 800 JQ ＝W ＝96 800 J.2．某同学家中有一电风扇，电阻为80 Ω，当加上220 V 的电压时电流为0.25 A ，试计算该风扇工作100 秒时间消耗的电能和产生的热量． 答案 W ＝UIt ＝5 500 JQ ＝I 2Rt ＝500 J3．通过上面的计算比较消耗的电能和产生的热量之间的关系． 答案 电炉消耗的电能和产生的热量相等． 电风扇消耗的电能和产生的热量不相等． [要点提炼]1．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．W ＝Q ＝UIt ＝I 2Rt＝U 2R t ；P ＝P 热＝UI ＝I 2R ＝U 2R. 2．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．W ＝UIt ＝Q ＋E 其他>Q ＝I 2Rt ；P ＝UI ＝P 热＋P 其他>P 热＝I 2R .三、闭合电路中的功率 [问题设计]根据闭合电路的欧姆定律，推导闭合电路中能量的转化关系，并解释各项的物理意义． 答案 根据E ＝U 内＋U 外可得EI ＝U 内I ＋U 外I ，式中EI 表示电源提供的电功率，U 外I 表示外电路上消耗的电功率；U 内I 表示内电路上消耗的电功率． [要点提炼]1．闭合电路中的能量转化关系：EI ＝U 内I ＋U 外I ，对于纯电阻电路该式可写为EI ＝I 2r ＋I 2R .电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的能力． 2．电源的效率η＝UIEI ×100%＝U E×100%. 环节三典型例题讲解一、电功、电功率、焦耳热、热功率例1 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 ．W ＝UIt 适用于任何电路，而W ＝I 2Rt ＝U 2Rt 只适用于纯电阻电路C ．在非纯电阻电路中，UI >I 2R D ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路解析 电功率公式P ＝W t ，表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有P ＝IU ，I ＝P U，焦耳热Q ＝Pt ，可见Q 与t 也有关，所以P 越大，Q 不一定越大，A 错．W ＝UIt 是电功的定义式，适用于任何电路，而I ＝UR只适用于纯电阻电路，B 对．在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W >Q ，即UI >I 2R ，C 对．Q ＝I 2Rt 是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D 对．答案 BCD二、纯电阻电路中的功率分配及计算例2 额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为220 V 的电路上，使两盏灯炮均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )解析 判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有P ＝UI ＝U 2R，可知R A ＜R B .对于A 电路，由于R A ＜R B ，所以U B ＞U A ，B 灯被烧毁或A 灯不能正常发光．对于B 电路，由于R B ＞R A ，A 灯又并联滑动变阻器，并联电阻小于R B ，所以U B ＞U 并，B 灯被烧毁或A 灯不能正常发光．对于C 电路，B 灯与滑动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，若滑动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 电路中滑动变阻器功率为(I A －I B )×110 V，而D 电路中滑动变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V，所以C 电路消耗电功率最小． 答案 C三、非纯电阻电路的特点及计算例3 如图1所示的电路中，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＝1.5 Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U 1＝3.0 V ，求：图1(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率．解析 (1)电动机正常工作时，总电流为I ＝U 1R 1＝3.01.5A ＝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＝(10－2×0.5－3.0) V ＝6 V 电动机消耗的电功率为：P 电＝UI ＝6×2 W＝12 W电动机的热功率为：P 热＝I 2R 0＝22×1 W＝4 W根据能量守恒定律，电动机将电能转化为机械能的功率P 机＝P 电－P 热＝12 W －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 ，η＝P 出P 释×100%＝1820×100%＝90%.答案 (1)20 W (2)12 W 8 W (3)18 W 90%针对训练 一台电动机内阻为1 Ω，接到120 V 的电源上．当电动机工作时，电流为10 A ．问： (1)电动机输入功率是多少？ (2)电动机发热功率是多少？ (3)输出的机械功率是多少？答案 (1)1 200 W (2)100 W (3)1 100 W解析 (1)电动机的输入功率P 电＝UI ＝120×10 W＝1 200 W. (2)电动机的发热功率P 热＝I 2r ＝102×1 W ＝100 W.(3)输出的机械功率P 机＝P 电－P 热＝1 200 W －100 W ＝1 100 W. 环节四：师生共同总结环节五：课后作业1．(功率P ＝UI ，P ＝I 2R ，P ＝U 2R 的区别)关于三个公式P ＝UI ，P ＝I 2R ，P ＝U 2R的适用范围，以下说法正确的是( )A ．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B ．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C ．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D．由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率答案BC解析首先要明确，欧姆定律U＝IR只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同．其次，P＝UI表示电功率，而P＝I2R表示热功率．因此，在纯电阻电路中，UI＝I2R，消耗的电能全部转化为内能；而在非纯电阻电路中，UI>I2R，即消耗的电能只有部分转化为内能．2. (非纯电阻电路)如图2所示，直流电动机线圈的电阻为R，电源内阻为r.当该电动机正常工作时，路端电压为U，通过电动机的电流为I，则( )图2A．电动机内部的发热功率为I2RB．电动机的机械功率为IUC．电源的电动势为I(R＋r)D．电源的输出功率为IU＋I2R答案 A解析电动机正常工作时，属于非纯电阻电路，欧姆定律已不适用，则C错误；由焦耳定律可知电动机的发热功率为I2R，A正确；由电路的特点可知，电动机的输入功率等于电源的输出功率，即P＝UI，由能量守恒定律可得，电动机的机械功率为P＝UI－I2R，B、D错误．3．(非纯电阻电路)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内( )A．电炉放热与电动机放热相等B．电炉两端电压小于电动机两端电压C．电炉两端电压等于电动机两端电压D．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率答案ABD解析电炉属于纯电阻元件，电动机属于非纯电阻元件，对于电炉有：U＝IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝I2R.对于电动机有：U>IR，放热Q＝I2Rt，消耗功率P＝UI>I2R.4．(纯电阻电路功率的计算)有规格为“220 V1000 W”的电炉，问它在正常工作时的电阻；如果电压只有200 V，求它实际消耗的功率．答案48.4 Ω826.4 W解析 由于电炉是纯电阻电路，故P ＝U 2R ，则R ＝U 2P ＝22021000Ω＝48.4 Ω当电压为200 V 时，则实际消耗的功率P ′＝U ′2R ＝200248.4W≈826.4 W环节六：自我检测题组一 电功率的理解及有关计算1．下列关于电功率的说法中，正确的是( )A ．用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关B ．用电器的实际功率取决于用电器的额定功率C ．白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率D ．电功率越小，则电流做功越少 答案 C解析 用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和实际电压无关，故A 错，C 对；用电器实际功率的大小是由加在它两端的电压和通过它的电流决定的，B 错；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与通电时间有关，D 错．2．一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W 与36 V ．若把此灯泡接到输出电压为18 V 的电源两端，则灯泡消耗的电功率( ) A ．等于36 W B ．小于36 W ，大于9 W C ．等于9 WD ．小于9 W答案 B解析 白炽灯在正常工作时的电阻为R ，由P ＝U 2R 变形得R ＝36 Ω，当接入18 V 电压时，假设灯泡的电阻也为36 Ω，则它消耗的功率为P ′＝U ′2R ＝18236W ＝9 W ，但是当灯泡两端接入18 V 电压时，它的发热功率小，灯丝的温度较正常工作时的温度低，其电阻率小，所以其电阻要小于36 Ω，其实际功率要大于9 W ，故选项B 正确．3.如图1所示的电路中，L 1、L 2是两个不同的小灯泡，a 、b 间有恒定的电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，发生的现象是( )图1A ．L 1亮度不变，L 2变暗B ．L 1变暗，L 2变亮C ．电路消耗的总功率变小D ．流过滑动变阻器的电流变小 答案 BCD解析 滑动变阻器的滑片向右滑动时阻值增大，并联部分的电阻变大，分得电压变大，所以L 2两端电压增大，变亮．L 1分得电压变小，L 1变暗，A 错，B 对．因为滑动变阻器电阻变大，总电阻变大，由P ＝U 2R可知，U 一定，P 减小，即电路总功率减小，C 对．又因为总电阻增大，总电流减小，而L 2电压变大，电流变大，所以流过变阻器的电流减小，D 正确．4．三只电阻R 1、R 2和R 3按如图2所示电路连接，在电路的A 、B 端加上恒定电压后，电阻R 1消耗的功率最大，则三只电阻的阻值大小关系为( )图2A ．R 1>R 2>R 3B ．R 2>R 1>R 3C ．R 3>R 2>R 1D ．R 1>R 3>R 2 答案 B解析 电阻R 1、R 2并联，电阻两端的电压相等，因为电阻R 1消耗的功率最大，由功率公式P＝U 2R，可判断R 2>R 1，由串、并联电路的特点可知，通过电阻R 1的电流小于通过电阻R 3的电流，根据功率公式P ＝I 2R ，可判断R 1>R 3，故选B. 题组二 焦耳定律的理解及应用5．通过电阻R 的电流为I 时，在t 时间内产生的热量为Q ，若电阻为2R ，电流强度为I2，则在时间t 内产生的热量为( ) A ．4Q B ．2Q C.Q 4 D.Q2答案 D解析 根据Q ＝I 2Rt 得，当电阻为2R ，电流强度为I2时，在时间t 内产生的热量Q ′＝(I 2)2×2R ×t ＝12I 2Rt ＝Q2，D 正确． 6．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t 串∶t 并为( ) A ．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶4 答案 C解析 设每根电热丝电阻为R ，则R 串＝2R ，R 并＝R2.由Q ＝W ＝U 2Rt 得t 串∶t 并＝4∶1.题组三 非纯电阻电路的特点7．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( ) A ．电风扇最多 B ．电烙铁最多 C ．日光灯最多 D ．一样多 答案 B解析 在三种用电器中，只有电烙铁是纯电阻用电器．将电能全部转化为内能，故B 选项正确．8.如图3所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )图3A ．电解槽消耗的电功率为120 WB ．电解槽的发热功率为60 WC ．电解槽消耗的电功率为60 WD ．电路消耗的总功率为60 W 答案 C解析 灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且干路电流I ＝I 灯＝611 A ，则电解槽消耗的电功率P ＝P 灯＝60 W ，A 错，C 对；电解槽的发热功率P 热＝I 2R 内≈1.3 W，B 错；整个电路消耗的总功率P 总＝220×611W ＝120 W ，D 错． 9.如图4所示的电路中，输入电压U 恒为12 V ，灯泡L 上标有“6 V 12 W”字样，电动机线圈的电阻R M ＝0.50 Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是( )图4A ．电动机的输入功率为24 WB ．电动机的输出功率为12 WC ．电动机的热功率为2.0 WD ．整个电路消耗的电功率为22 W 答案 C解析 电路中含电动机为非纯电阻电路，欧姆定律对电动机不再适用．灯泡L 正常发光，则I L ＝PU＝2 A ，所以电路中的电流I ＝2 A ，故整个电路消耗的总功率P 总＝UI ＝24 W ，D 选项错误．电动机的输入功率P 入＝P 总－P 灯＝12 W ，A 选项错误．电动机的热功率P 热＝I 2R M ＝2.0 W ，C 选项正确．电动机的输出功率为P 出＝P 入－P 热＝10 W ，B 选项错误．10.如图5所示，一台电动机提着质量为m 的物体，以速度v 匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R ，电源电动势为E ，通过电源的电流为I ，当地重力加速度为g ，忽略一切阻力及导线电阻，则( )图5A ．电源内阻r ＝EI－R B ．电源内阻r ＝E I －mgvI 2－RC ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小 答案 BC解析 本题主要考查欧姆定律适用范围、电功和电热的区别，要求学生熟练掌握欧姆定律，电功率及焦耳定律的应用．由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P 1＝UI ，热功率P 2＝I 2R ，输出功率P 3＝mgv ，P 1＝P 2＋P 3，可解得：U ＝IR ＋mgvI，又由闭合电路欧姆定律得：E ＝U ＋Ir ，解得：r ＝E I －mgvI 2－R ；当电动机转轴被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I 总＝ER ＋r，电流增大，故电源消耗的功率增大，所以选项B 、C 正确．11.如图6所示，电源电动势E ＝30 V ，内阻r ＝1 Ω，灯泡上标有“6 V 12 W”字样，直流电动机线圈电阻R ＝2 Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率．图6答案 36 W解析 因灯泡正常发光，所以I ＝P U ＝126A ＝2 A U 内＝Ir ＝2×1 V＝2 V所以电动机两端电压为U M ＝E －U 内－U ＝30 V －2 V －6 V ＝22 V电动机输出的机械功率为P 机＝U M I －I 2R ＝22×2 W－22×2 W＝36 W.12.如图7所示的电路中，电炉电阻R ＝10 Ω，电动机线圈的电阻r ＝1 Ω，电路两端电压U ＝100 V ，电流表的示数为30 A ，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？图7答案 20 A 9.6×104 J解析 题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机)．在纯电阻电路中可运用欧姆定律I ＝U R 直接求出电流强度，而非纯电阻电路中的电流强度只能运用干路和支路中电流强度的关系求出．在非纯电阻电路中，电功大于电热，两者的差值才是有用功． 根据欧姆定律，通过电炉的电流强度为I 1＝U R ＝10010A ＝10 A. 根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系，则通过电动机的电流强度为I 2＝I －I 1＝20A.电动机的总功率为P ＝UI 2＝100×20 W＝2×103W.因发热而损耗的功率为P ′＝I 22r ＝400 W.电动机的有用功率(机械功率)为P ″＝P －P ′＝1.6×103 W ，电动机通电1 min 做的有用功为W ＝P ″t ＝1.6×103×60 J＝9.6×104 J.13．一台电风扇，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)如果接上电源后，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？答案 (1)0.3 A (2)64.2 W 1.8 W 97.3 %(3)11 A 2 420 W 2 420 W解析 (1)因为P 入＝IU所以I ＝P 入U ＝66220A ＝0.3 A (2)电风扇正常工作时转化为内能的功率P 内＝I 2R ＝0.32×20 W＝1.8 W电风扇正常工作时转化为机械能的功率P 机＝P 入－P 内＝66 W －1.8 W ＝64.2 W电风扇正常工作时的效率η＝64.266×100%≈97.3% (3)电风扇的风叶被卡住后，电动机不转时可视为纯电阻电路，通过电风扇的电流I ＝U R ＝22020A ＝11 A 电动机消耗的电功率P ＝IU ＝11×220 W＝2 420 W电动机发热功率P 内＝I 2R ＝112×20 W＝2 420 W14．如图8所示为国庆群众游行队伍中的国徽彩车，不仅气势磅礴而且还是一辆电动车，充一次电可以走100公里左右．假设这辆电动彩车总质量为6.75×103kg ，当它匀速通过天安门前500 m 的检阅区域时用时250 s ，驱动电机的输入电流I ＝10 A ，电压为300 V ，电动彩车行驶时所受阻力为车重的0.02倍．g 取10 m/s 2，不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：图8(1)驱动电机的输入功率；(2)电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率；(3)驱动电机的内阻和机械效率．答案 (1)3 000 W (2)2 700 W (3)3 Ω 90%解析 (1)驱动电机的输入功率P 入＝UI ＝300×10 W＝3 000 W.(2)电动彩车通过天安门前的速度v ＝x t＝2 m/s电动彩车行驶时所受阻力为 F f ＝0.02mg ＝0.02×6.75×103×10 N＝1.35×103 N 电动彩车匀速行驶时F ＝F f ，故电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率P 机＝Fv ＝2 700 W.(3)设驱动电机的内阻为R ，由能量守恒定律得P 入t ＝P 机t ＋I 2Rt解得驱动电机的内阻R ＝3 Ω驱动电机的机械效率η＝P 机P 入×100%＝90%.。