【备课精选】2012高二物理新人教版选修3-1学案2.5《焦耳定律》
高中物理选修3-1学案:2.5 焦耳定律
5 焦耳定律[学习目标] 1.理解电功、电功率的概念,并能利用公式进行有关计算.2.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.一、电功和电功率 1.电功(1)电功是指电路中静电力对定向移动的电荷所做的功,电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程.(2)电功的计算公式:W =IUt . 单位:焦耳,符号为J.常用的单位:千瓦时(kW·h),也称“度”,1 kW·h =3.6×106 J. 2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做的功. (2)公式:P =Wt =UI .(3)单位:瓦特,符号:W. (4)意义:表示电流做功的快慢. 二、焦耳定律 1.焦耳定律(1)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.(2)表达式:Q =I 2Rt . 2.热功率(1)定义:单位时间内的发热量称为热功率. (2)表达式:P =I 2R .(3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量. [即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)电功率越大,表示电流做功越多.(×)(2)电功W =UIt 可以用来计算所有电路中电流所做的功.(√)(3)电热Q =I 2Rt 可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热.(√)(4)电功一定等于电热.(×)(5)电动机消耗的电能,一部分转化为机械能,一部分转化为线圈内阻上的电热.(√) 2.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 ,电流为I2,则在时间t 内产生的热量为________. [答案]Q 2[解析] 根据Q =I 2Rt 得,电阻变为原来的2倍,电流变为原来的12,时间不变,Q ′=⎝⎛⎭⎫I 22·2R ·t =12I 2Rt =12Q .一、电功和电热的理解[导学探究] (1)电吹风工作时,将电能转化为什么能? (2)电熨斗工作时,将电能转化为什么能?[答案] (1)电吹风工作时,把电能转化为内能和机械能. (2)电熨斗工作时,将电能转化为内能. [知识深化]1.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的电路称为非纯电阻电路.在非纯电阻电路中,电流做的功将电能除了转化为内能外,还转化为机械能或化学能. 2.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路能量转化情况电功和电热的关系 W =Q 即IUt =I 2Rt =U 2R t W =Q +E 其他 UIt =I 2Rt +E 其他 电功率和热功率的关系 P =P 热,即IU =I 2R =U 2RP =P 热+P 其他 即IU =I 2R +P 其他 欧姆定律是否成立U =IR I =UR成立U >IR I <UR不成立例1 (多选)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 2RD .焦耳热Q =I 2Rt 适用于任何电路 [答案] BCD[解析] 电功率公式P =Wt ,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 =(PU )2Rt ,可见Q 与P 、U 、t 、R 都有关,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 ,故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.例2 规格为“220 V 36 W ”的排气扇,线圈电阻为40 Ω,求: (1)接220 V 的电源后,排气扇转化为机械能的功率和发热的功率;(2)如果接上(1)中电源后,扇叶卡住,不能转动,求电动机消耗的功率和发热的功率. [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 =36220 A ≈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=(36-1) W =35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后,电动机所在电路成为纯电阻电路,电流做功全部转化为热能,此时电动机中电流为I ′=U R =22040 A =5.5 A.电动机消耗的功率即电功率等于发热功率: P 电′=P 热′=UI ′=220×5.5 W =1 210 W.1.W =UIt 是电功的计算式,P 电=UI 是电功率的计算式,适用于任何电路.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,P 热=I 2R 是热功率的计算式,可以计算任何电路的热功率.2.只有在纯电阻电路中才有W =Q ,P 电=P 热,而在非纯电阻电路中W >Q ,P 电>P 热. 3.在纯电阻电路中,由UIt =I 2Rt 得I =UR ,即欧姆定律成立;在非纯电阻电路中,由UIt>I 2Rt 知U >IR ,即欧姆定律不成立. 二、纯电阻电路中的功率分配及计算例3 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,使两盏灯泡均能正常发光,且消耗功率最小的电路是( )[答案] C[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 ,且有U B >110 V ,B 灯被烧毁,U A <110 V ,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,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.1.串联、并联电阻的功率分配(1)串联电路:P 1P 2=R 1R 2,P n P =R nR(由P =I 2R 可得),电阻越大,功率越大.(2)并联电路:P 1P 2=R 2R 1,P n P =R R n (由P =U 2R可得),电阻越大,功率越小.2.计算纯电阻电路的功率时,可以用P =UI ,也可以用P =I 2R 或P =U 2R.做题时要根据题目灵活选用.三、非纯电阻电路功率的分析与计算例4 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1所示,小灯泡恰好正常发光,电动机正常工作,求:图1(1)通过电动机的电流; (2)电动机的输出功率P 出; (3)电动机的效率.[答案] (1)0.6 A (2)2.04 W (3)85% [解析] (1)流经灯泡的电流 I L =P L U L =44 A =1 A流经电阻R 的电流I R =U -U L R =12-45 A =1.6 A流经电动机的电流I =I R -I L =0.6 A.(2)电动机消耗的总功率P =U L I =4×0.6 W =2.4 W 电动机的热功率P 热=I 2r =(0.6)2×1 W =0.36 W电动机输出功率P 出=P -P 热=2.4 W -0.36 W =2.04 W (3)电动机的效率:η=P 出P ×100%=2.042.4×100%=85%.1.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=I 2r .(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 -I 2r . (4)电动机的效率:η=P 出P 入×100%=IU -I 2r IU ×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+…即无论是串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和.针对训练 如图2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2A .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.1.(对电功率的理解)如图3所示,一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民,所以整幢居民楼里有各种不同的电器,例如电炉、电视机、微波炉、电脑等.停电时,用欧姆表测得A 、B 间电阻为R ;供电后,各家电器同时使用,测得A 、B 间电压为U ,进线电流为I ,则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )图3A .P =I 2RB .P =U 2RC .P =IUD .P =I 2R +U 2R[答案] C[解析] 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻,故总电功率只能用P =UI 来计算,C 正确. 2.(对焦耳定律的理解)(多选)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的功率[答案]ABD3.(纯电阻电路功率的分配及计算)把6个相同的电灯接成如图4甲、乙所示两电路,通过调节供电电压与变阻器R1、R2的阻值,使两组电灯均能正常发光,并且两电路消耗的总电功率也相同,则R1、R2大小满足()图4A.R2=9R1B.R2=6R1C.R2=3R1D.R1=R2[答案] A[解析]设每个灯泡正常发光时其电流为I,则题图甲中总电流为3I,题图乙中总电流为I;要使两电路消耗的总电功率也相同,需使P R1=P R2,即(3I)2R1=I2R2,故R2=9R1,所以选项A正确.4.(非纯电阻电路的功率的分析与计算)一台小型电动机在380 V电压下正常工作时,能将30 kg的货物在30 s内匀速提升30 m,通过它的电流是1 A.除电动机线圈生热,其他能量损失不计,求在此过程中:(g取10 N/kg)(1)拉力对货物做功的功率;(2)电动机的输出功率;(3)电动机线圈所产生的热量.[答案](1)300 W(2)300 W(3)2 400 J[解析](1)货物匀速上升,故拉力等于重力,故有F=mg=30×10 N=300 N,上升的速度为v=ht =30 m30 s=1 m/s,故拉力的功率为P=F v=300×1 W=300 W.(2)电动机的输出功率P出=P=300 W.(3)由能量守恒定律可知Q=IUt-mgh=(1×380×30-300×30) J=2 400 J.。
人教版物理【选修3-1】学案:2.5《焦耳定律》(含答案)
2. 5 焦耳定律学案课前预习学案一、预习目标初步了解焦耳定律,并能进行有关计算 二、预习内容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。
三、提出疑惑课内探究学案一、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 二、学习过程 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 R U 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=t RU 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。
人教版选修(3-1)2.5《焦耳定律》word学案
2.5 《焦耳定律》导学案【学习目标】1.理解电功及电功的公式,能利用公式进行有关计算2.理解电流做功的实质上是电场力对电荷做功,并转化为其他形式能3.理解电功率的概念、公式以及电功率和热功率的区别和联系.【重点难点】电功率和热功率的区别和联系。
【学法指导】认真阅读教材,体会电功和电热、电功率和电热功率的区别和联系。
体会电动机问题的解决方法【知识链接】电场中两点间电势差为U,在这两点间移动电荷q,电场力所做的功怎样计算?【学习过程】一、电功和电功率一段导体两端的电压为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为:______________,电场力做功即:(1)电功:表达式:(2)在国际单位制中电功的单位是常用单位有千瓦时(kW·h)1kW·h=3.6×106J2、电功率电功率:表达式:电功率表示电流做功的快慢(2)在国际单位制中电功率的单位是(3)额定功率和实际功率:用电器铭牌上所标称的功率是额定功率,用电器在实际电压下工作的功率是实际功率.尝试应用11、三电阻串联,其阻值R1=2Ω,R2=3Ω,R3=6Ω,电路总电压为U,各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3,则P1:P2:P3等于()2:3:6 B.6:3:2 C.1:2:3 D.3:2:12、三电阻并联,其阻值R1=2Ω,R2=3Ω,R3=6Ω,干路电流为I,各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3,则P1:P2:P3等于()A.2:3:6 B.6:3:2C.1:2:3 D.3:2:13、一个电炉额定电压为220V,额定功率为800W,如果接入110V电路中,实际消耗的功率为多大?二、焦耳定律:1、内容:2、表达式:注意:焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路.纯电阻电路:只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯纯电阻器件非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路.3(1)电功率:电流做功的过程,是电能转化为其他形式能量的过程表达式:P=UI(2)热功率:单位时间内导体的发热功率叫做热功率表达式:P=I2R纯电阻电路:电能→ 内能W →QUIt →I2Rt电功= 电热W=Q= = =电功率=热功率:P =P热= = =非纯电阻电路:电能→ 内能+其它形式的能W→W 内+QUIt>I2Rt电功:W= 电热:Q=电功率:P= 热功率:P热=尝试应用21、对计算任何用电器的电功率都适用的公式是()A.P=I2R B.P=U2/RC.P=UI D.P=W/t【训练测试】1.计算用电量时,常用的单位是“度”,对此,下列说法中正确的是() A.1度等于3.6×103kW·hB.1度等于3.6×106JC.“度”是电功率的单位D.“度”是电功的单位2.(2009·泰安模拟)有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”.现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量() A.日光灯最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多3.小明家的保险丝突然熔断,不可能的原因是() A.家用电器的总功率过大B.导线绝缘皮损坏,火线、零线直接接触,造成短路C.火线断路D.灯座里的电线发生短路4.不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V,40W”的灯泡,下列说法正确的是() A.接在110V的电路上时的功率为20WB.接在110V的电路上时的功率为10WC.接在440V的电路上时的功率为160WD.接在220V的电路上时的功率为40W5.如图为常见的家用电器,关于它们正常工作时的电流,下列说法中合理的是()A.电风扇约为2A B.电冰箱约0.7AC.电饭煲约0.08A D.微波炉约100A6.如图所示,一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民,所以整幢居民楼里有各种不同的电器,例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等.停电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R;供电后,各家电器同时使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是()。
高中物理选修3-1学案5:2.5 焦耳定律
2.5 焦耳定律课程目标:1.能从能量转化的角度理解电功、电热和电功率的含义。
2.理解焦耳定律的意义,并能利用焦耳定律解决实际问题。
3.知道电功和电热的区别,并能计算纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功、电热。
情景思考:把一根大头针插在一小块硬纸片上,用浆糊把纸贴在台灯的灯泡上,使大头针的针尖朝上。
然后用3张纸条做一小风车,把风车放在针尖上。
打开台灯,过一会发现,风车转动起来,你知道这是为什么吗?基础知识:1.电功与电功率(1)电功,即电流做功,实质上是导体中的________对自由电荷的____力在做功。
(2)电流做功的过程就是____转化为________能的过程,电流做功的多少等于____转化为________能的数量。
(3)电功的公式:______。
(4)电功率即单位时间内__________,电流在一段电路上做功的功率P 等于电流I 与这段电路两端的电压U 的乘积。
表达式为P =Wt=__。
思考1:我们居民家中的电表是测量什么的?2.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟__________成正比,跟____________及________成正比。
(2)公式:Q=____。
(3)热功率:单位时间内的发热量。
P=____。
思考2:标有“220 V 40 W”的灯泡和“220 V 40 W”的电动机,把它们并联后接到220 V的照明电路中,二者都能正常工作,它们在相同的时间内产生的电热相同吗?重点难点:1.纯电阻电路与非纯电阻电路3.典型例题:类型一纯电阻电路和非纯电阻电路电功的计算[例1]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的线圈电阻。
类型二电功、电热的理解[例2]关于电功和电热,下面说法正确的是()。
高中物理选修3-1学案1:2.5焦耳定律
2.5焦耳定律基础知识一、电功和电功率1.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.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.电功的计算公式:W =IUt .电功的单位:焦耳,符号为J.常用的单位还有:千瓦时(kW·h),也称“度”,1 kW·h =3.6×106 J .3.电功率:单位时间内电流所做的功.它表示电流做功的快慢.电功率的计算公式:P =W t=IU. 电功率的单位:瓦特,符号为W.二、焦耳定律和纯电阻电路、非纯电阻电路1.焦耳定律(1)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.(2)公式:Q =I 2Rt .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)表达式:P =Q t=I 2R . 3.纯电阻电路:电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为导体的内能.此时电功等于电热W =Q =UIt =I 2Rt =U 2R t, 电功率等于热功率P =P 热=UI =I 2R =U 2R. 4.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.在非纯电阻电路中,电流做的功一部分转化为机械能或化学能,还有一小部分转化为内能.此时电功大于电热: W =UIt =Q +E 其他>Q =I 2Rt ,电功率大于热功率:P =UI =P 热+P 其他>P 热=I 2R .基础练习1.对于连入电路的不同灯泡而言,亮度大的灯泡是( )A .通过电流大的灯泡B .两端电压大的灯泡C .电阻值大的灯泡D .消耗电功率大的灯泡2.关于电功W 和电热Q 的说法正确的是( )A .在任何电路中都有W =UIt 、Q =I 2Rt ,且W =QB.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不一定等于QC.W=UIt、Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立D.W=UIt在任何电路中成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立3.(多选)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,在相同的时间内()A.电炉放热和电动机放热相等B.电炉两端电压大于电动机两端电压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的电功率4.下图中虚线框内是一个未知电路,测得它的两端点a、b之间电阻是R,在a、b之间加上电压U,测得流过电路的电流为I,则未知电路的电功率一定是()A.I2R B.U2/RC.UI D.UI-I2R5.如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则电阻之比R1∶R2∶R3()A.1∶1∶1 B.4∶1∶1C.1∶4∶4 D.1∶2∶26.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如下图所示),下列说法正确的是()A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变7.一盏电灯直接接在电压恒定的电源上,其功率为100 W,若将这盏电灯接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率为9 W,那么此时电灯实际消耗的功率将()A.大于91 W B.小于91 WC.等于91 W D.条件不足,无法确定8.电阻R1与R2的伏安特性曲线如图所示,并把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,现把R1与R2串联在电路中,R1和R2消耗的电功率分别为P1和P2,串联总电阻为R,下列关于P1与P2大小及R的伏安特性曲线所在区域的叙述,正确的是()A.P1>P2,特性曲线在Ⅰ区B.P1<P2,特性曲线在Ⅰ区C.P1>P2,特性曲线在Ⅲ区D.P1<P2,特性曲线在Ⅲ区9.一台电动机电阻为0.5 Ω,正常工作时通过的电流为20 A,在10 s内转化的机械能为4.2×104 J,求:在这10 s内电流做了多少功?电动机产生的热量为多少?[答案]1.[解析] 亮度大的灯泡,功率大,D 正确.[答案] D2.[答案] B3.[答案] AD4.[解析] 选项A 、B 的表达式只适用于纯电阻电路,D 项表达式表示在非纯电阻电路中的输出功率,虚线框中不知道是哪种元件,功率P =UI 总是适用的,C 选项正确.[答案] C5.[答案] C6.[解析] 开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P =U 2R变大,电烙铁的功率变大,A 正确,B 、C 、D 不正确.[答案] A7.[答案] B8.[答案] D9.[解析] 先计算电热,Q =I 2Rt =2.0×103J ,再根据W =Q +E 机,故W =2.0×103J +4.2×104J =4.4×104J.[答案] 4.4×104 J 2.0×103 J。
高中物理选修3-1学案:2.5 焦耳定律
第5节焦耳定律学习目标核心提炼1.理解电功和电功率的概念,明确电流做功的实质。
4个概念——电功、电功率、电热、热功率4个公式——W=IUt、P=IU、Q=I2Rt、P=I2R2个电路——纯电阻电路和非纯电阻电路2.理解电功和电热的区别,能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
3.电功率和热功率的理解。
一、电功和电功率1.电功(1)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U、电路中的电流和通电时间t三者的乘积。
(2)公式:W=IUt。
(3)国际单位:焦,符号为J。
(4)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的电场力在做功。
(5)意义: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。
即电功是电能转化为其他形式的能的量度。
2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做的功。
(2)公式:P=Wt=IU。
(3)单位:瓦,符号:W。
(4)意义:表示电流做功的快慢。
二、焦耳定律和热功率1.焦耳定律(1)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。
(2)表达式:Q=I2Rt。
(3)适用条件:任何电路。
2.热功率(1)定义:单位时间内的发热量。
(2)表达式:P=I2R。
(3)适用条件:任何电路。
3.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电热。
(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。
在非纯电阻电路中,电流做的功将电能除了转化为内能外,还转化为机械能或化学能。
(3)纯电阻电路中:W=Q;P=P热;非纯电阻电路中:W=Q+E其他>Q;P=P热+P其他>P热。
思考判断1.电功率越大,电功越大。
(×)2.1千瓦时=3.6×106 J。
(√)3.非纯电阻电路中,电热的表达式是Q=I2Rt。
(√)4.电流流过笔记本电脑时,电功一定等于电热。
(×)5.根据I=UR可导出P=U2R,该公式可用于任何用电器。
人教版高中选修3-1物理2.5焦耳定律教案(2)
电功和电功率 焦耳定律【教学结构】一、电功电功、电功率、电热是本章书的重要概念,也是学生学习的难点,教学过程中必须给以足够的重视。
1.复习电场力做功:W=U q ,U 为电场中两点间电势差,在电路中即为导体两端电压,q 为电量,电路中为流过导体截面电量。
2.电功:电流做的功简称电功。
导体两端加上电压,导体内建立电场,在电场力作用下自由电子定向移动,形成电流,电场力做功,又说成电流做功。
W=UI t ,电流在一段电路上所做的功,跟这段电路两端电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。
3.电流做功,把电能转化为其它形式的能(1)电流通过纯电阻(电灯,电炉子等)电路做功,把电能转化为内能。
(2)电流通过电解液做功,把电能转化为化学能。
(3)电流通过电动机做功,把电能一部分转化为内能,一部分转化为机械能。
二、电功率1.定义:电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率,用p 表示电功率则 p t W =UI ,p 的单位:瓦特W ,U :伏特V I :安培A 。
2.物理意义:电功率表示电流做功的快慢,亦为单位时间电流做的功。
灯越亮电功率越大。
3.额定电压:用电器安全正常工作的最大电压。
日常照明灯泡额定电均为220V ,机床上用的灯泡额定电压为36V 。
额定功率:用电器安全正常工作的最大功率。
照明灯泡上标有220V 60W ,60W 即为额定电功率。
额定电功率是根据用电器自身结构而决定的。
4.注意区别额定功率和实际功率。
实验:把“220V 30W ”和“220V 100W ”的灯泡并联在220V 电路上和串联后接入220V 电路上,观察灯泡发光情况,并接在220V 电路上时,两个灯的电压都是额定电压,电功率均为额定功率,100W 的灯比30W 的灯亮很多,串联后接在220V 电路上,观察到的现象是两个灯都不如并联时亮,且30W 灯比100W 灯亮,由此可知:①两个灯的电功率都不是额定功率,都小于额定功率,应称为实际消耗功率,②额定功率大的灯实际消耗功率不一定大,应由灯两端实际电压和流过灯的实际电流决定。
物理:2.5《焦耳定律》学案(新人教版选修3-1).doc
第五节 焦耳定律【学习目标】:1.理解电功的概念,知道电功是指静电力对自由电荷所做的功,掌握电功的公式并能进行有关运算.2.理解电功率的概念和公式,并能进行有关运算.3.知道电功率和热功率的区别与联系,能区分电功和电热.【教学重点】:电功 电功率 电热(用焦耳定律计算) 热功率【教学难点】:电功和电热的关系【知识链接】:一、复习:1.串、并联电路中电流、电压、电阻之间的关系。
2.把小量程的电流表改装成电流表时需 联一定阻值的电阻,改装成电压表时需 联一定阻值的电阻。
二、新课导学:(一)电功:1.定义:电流流过导体,导体内的自由电荷在电场力作用下发生__________,在驱使自由电荷定向移动的过程中,__________对自由电荷做了功,也就是通常说的电流所做的功,简称为电功.2.公式:W=qU=__________.即电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中电流I 、通电时间t 三者的乘积. 在纯电阻电路中还可写成:W=__________=__________.3.国际单位:焦耳(符号J)常用的单位还有:千瓦时(kW ·h),亦称为“度”,1 kW ·h=____________ J.(二)电功率:1.定义:________________________________________________.2.公式:P=tW =________________,是计算电功率普遍适用的公式. 即:电流在一段电路上做功的功率P 等于电流I 与这段电路两端的电压U 的乘积。
在纯电阻电路中还可写成:P=_______=_________.3.单位:瓦特(符号W).4.额定功率:用电器在长时间正常工作时的最大功率称为额定功率.用电器的实际功率可以小于额定功率,但不能超过额定功率,当实际功率超过额定功率时,用电器将被烧坏。
(三)焦耳定律:1.内容:电流通过导体产生的热量跟电流的___________成正比,跟导体的电阻成___________,跟通电时间成___________.2.公式:Q=I 2Rt,对纯电阻电路还可写成Q=___________=___________.注意:焦耳定律是电流热效应的实验规律.凡是计算电热,都应选用焦耳定律.(四)热功率:1.定义:2.公式:P=I 2R在纯电阻电路中还可以写成:P=___________=___________.注意:(一).由功和能的关系理解电功和电热的区别与联系1. 区别:功是能量转化的量度。
高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案:2.5焦耳定律
5焦耳定律教课方案 (一)整体设计教课剖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必定的基础,但高中阶段将从电场力做功及能量转变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。
本节课所波及的能量看法,是研究电学识题和其余物理问题的重要方法。
此外,这一节的内容在本质中有宽泛而重要的运用,不只是学习后续知识的基础,并且是学习电工的基础。
因此,本节课不只是物理知识的传讲课,更是物理方法和思想的浸透课。
在教课中应当充足联系本质,以便稳固和加深对基本知识的理解,掌握本质问题中的原理。
教课目的1.理解电功的看法,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,能进行相关的计算。
2.理解电功率的看法和公式,能进行相关的计算。
3.知道电功率和热功率的差别和联系。
4.经过推导电功的计算公式和焦耳定律,培育剖析、推理能力。
5.经过电能与其余形式能量的转变和守恒,进一步培育辩证唯心主义的看法。
教课要点难点电功和电热的计算是本节课的教课要点,环绕这个教课要点,详细实行教课时,会出现这样几个教课难点:电流做功的表达式的推导,纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转变过程中的差别。
教课方法与手段1.采纳问题解决式,指引学生联系前方电场力的知识,推导电流做功的表达式。
2.亲密联系本质,经过实例剖析让学生明确各样电能与其余形式的能的转变状况。
3.进行演示实验,让学生明确纯电阻电路与非纯电阻电路在能量转变时的差别。
课前准备教课媒体投影仪、多媒体课件、滑动变阻器、小电电扇、电压表、电流表、电源、电键、导线。
知识准备电场力对运动电荷做功的求法、欧姆定律。
教课过程导入新课[事件 1]教课任务:创建情境,导入新课。
师生活动:问题导入:问题 1:用电器通电后,能够将电能转变为其余形式的能量,请同学们列举生活中常用的用电器,说明其能量的转变状况。
参照示例:电灯把电能转变为内能和光能;电炉把电能转变为内能;电动机把电能转变为机械能;电解槽把电能转变为化学能。
人教版高中物理选修3-1学案:2.5焦耳定律
5焦耳定律学习目标1.理解电功、电功率的看法、公式的物理意义;认识本质功率和额定功率.2.知道电功和电热的关系;理解公式Q=I2Rt(P=I 2R)、Q=t(P=)的合用条件.3.知道非纯电阻电路中电能与其余形式能的转变关系,电功大于电热.4.能运用能量转变与守恒的看法解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题.自主研究1.所谓电流做功 ,本质上是导体中的对自由电荷的在做功.2.电流在一段电路中所做的功等于这段电路、电路中的、三者的乘积 ,即 W=.3.单位时间内电流所做的功叫做电功率.电流在一段电路上做功的功率 P 等于与这段电路的乘积 ,即 P=.4.电流经过纯电阻电路做功时,电能所有转变为.5.电热Q=,热功率P=.6.若电路中有电动机或电解槽,电能除转变为内能外,还转变为或,它们之间遵照能量守恒定律.合作研究一、电功和电功率【概括总结】1.电功(1)定义 :.(2)表达式 :.即一段电路上的电功就等于这段电路两头的电压、电路中的电流和通电时间的乘积.(3)单位 :焦耳 ,符号为 J.2.电功率(1)定义 :.(2)表达式 :P==IU.(3)单位 :瓦特 ,符号 W .(4)物理意 :.(5)串路中 :由 P=I 2R 知== ⋯ =I 2,阻越大 ,功率越大 ;并路中 :由 P=知P1R1=P2R2=⋯ =U2,阻越小,功率越大.二、焦耳定律【演示】了学生一步理解焦耳定律 ,与阻、与流的关系行演示 ,装置如所示 . 1:研究与阻关系:.2:研究与流关系:.【】1.焦耳定律(1)内容 :.(2)表达式 :.(3)合用范围 :.(4)本质 :电流的热效应本质上是电能经过电流做功转变为内能.2.热功率单位时间内导体的发热量叫热功率.热功率即电能转变为内能的功率2 ,即 P= =I R.【例题】一个电动机 ,线圈电阻是0.4 Ω,当它两头所加的电压为 220 V 时 ,经过的电流是 5 A.这台电动机每分钟所做的机械功有多少?【稳固练习】家庭用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,获得热风将头发吹干 ,设电动机线圈的电阻为R1 ,它与电阻为R2的电热丝串连,接到沟通电源上.电吹风两端电压为U,经过的电流为I,耗费的电功率为P,如下图 ,以下结论正确的选项是 ()A. P>IUB.P=I 2(R1+R 2)C.P=IUD. P>I 2(R1+R 2)【拓展练习】微型吸尘器的直流电动机的内阻必定,为 1 Ω,当加在它两头的电压为 2.0 V 时 ,电流为 0.8 A,且能正常工作.求:(1)它的额定输入功率.(2)工作时由导线发热损失的功率.(3)它的最大输出功率.三、电热的利用和防备1.电热的利用利用电热孵化器孵小鸡,电热器的长处:洁净卫生 ,没有环境污染,热效率高 ,还能够方便地控制和调理温度.2.电热的危害好多状况下我们其实不希望用电器的温度过高.如 :为了通风散热,电视机的后盖有好多孔,电脑运转时要用微型电扇实时散热等.讲堂检测1.经过电阻R 的电流为I 时 ,在时间t 内产生的热量为Q,若电阻为2R,电流为时 ,则在时间t 内产生的热量为()A.4 QB.2QC.D.2.以下求解电热的公式中,对所有电路均合用的是()A. Q=UItB. Q=I2RtC.Q=tD. W=Pt3.一台电动机的输出功率是10 kW,这表示该电动机工作时()A. 每秒耗费10 kW电能B.每秒对外做10 kW功C.每秒耗费10 kJ电能D. 每秒对外做10 kJ 功4.电动机的电阻为R,电动机正常工作时,两头的电压为U,经过的电流为I,工作时间为t,以下说法中正确的选项是()A. 电动机耗费的电能为UItB. 电动机耗费的电能为I2RtC.电动机线圈产生的热量为2I Rt D. 电动机线圈产生的热量为5.一台电动机的电阻为 4Ω,在 220 V 的额定电压下运转时,发热耗费的电功率为 400 W .若电动机工作 5 min, 则电流做功J.6.三个标有“ 100 Ω ,4 W ”“.5Ω12,8 W ”“ 90 Ω ,10字样W的”电阻 ,当它们串连时同意加的最大总电压是V,并联时同意经过的最大总电流是 A .7.一台电动机额定电压为220 V,线圈电阻 R= 0.5 Ω,电动机正常工作时经过电动机线圈的电流为 4 A,电动机正常工作 10 min, 求 :(1)耗费的电能 .(2)产生的热量 .(3)输出的机械能.。
【精品】高中物理(人教版)选修3-1-优秀教案--2.5《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】高中物理教案选修3-1 2.5焦耳定律
教学设计:高中课程标准.物理(人教版)选修3-1主备人:赵兴泉学科长审查签名:2.5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(人教版)选修3-1 优秀学案--2.5《焦耳定律》(2篇)
2. 5 焦耳定律学案课前预习学案一、预习目标初步了解焦耳定律,并能进行有关计算二、预习内容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。
三、提出疑惑课内探究学案一、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二、学习过程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=I2Rt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=I2R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 R U 2.同理P =UI =I 2R =R U 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 =t R U 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。
2.5《焦耳定律》 精品教案(人教新课标选修3-1)
能的过程
通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性
区别并掌握电功和电热的计算
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。
教学内容及教学程序设计
要点:串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。
,在导体中形成电流,且q=It,(在时间间隔
,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。
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。
W=IUt,又由欧姆定律,U=IR,所以得出
Q=W=I2Rt。
这里有一个错误,可让学生思考并找
例题(从能量转化和守恒入手)如图
)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。
(精品)高二物理学案-2.5《焦耳定律》(人教版选修3-1)带答案
第5节 焦耳定律一. 课前预习1、电功和电功率(1)电功:①定义:在一段电路中电场力所做的功,简称电功。
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 。
②定义式:③单位:在国际单位制中,电功的单位是 ,简称 ,符号是 .电功的常用单位有: ,俗称“度”,符号是kW ·h.1 kW ·h 表示功率为1 kW 的用电器正常工作1 h 所消耗的电能。
1 kW ·h=1000 W ×3600 s=3.6×106 J(2)电功率:①定义: 时间内电流所做的功叫做电功率。
用P 表示电功率。
②定义式:③单位:2、焦耳定律设在一段电路中只有纯电阻元件,其电阻为R ,通过的电流为I ,在时间t 内电流通过此电阻产生的热量Q= 。
这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的,叫焦耳定律。
热功率:单位时间内发热的功率叫做热功率,P 热=tQ = 3、电功率与热功率的区别和联系(1)区别电功率是指输入某段电路的全部功率或在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。
热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率,决定于通过这段电路的电流的平方I 2和电阻R 的乘积。
(2)联系若在电路中只有电阻元件时,电功率与热功率数值相等。
即P 热=P 电若电路中有电动机或电解槽时,电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能,只有一少部分转化为内能,这时电功率大于热功率,即P 电>P 热。
1、(1)乘积、W =Uit 、焦耳、焦、J 、千瓦时(2)单位、P =t W =IU 、瓦(W )、千瓦(kW )2、I 2Rt 、I 2R二.课堂练习1. 对计算任何用电器的电功率都适用的公式是(CD )A .P =R I 2B .C . D. 2. 不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V ,40W”的灯泡,下列说法正确的是( BD )A.接在110 V 的电路上时的功率为20 WB.接在110 V 的电路上时的功率为10 WC.接在440 V 的电路上时的功率为160WD.接在220 V 的电路上时的功率为40 W3. 加在某台电动机上的电压是U ,电动机消耗的电功率为P ,电动机线圈的电阻为r ,则电动机线圈上消耗的热功率为( C )A .PB .r U 2C .22U r PD .22Ur P P - 4. 有一提升重物用的直流电动机,线圈内阻r =0.6Ω,定值电阻R =10Ω,电源电压U =160 V 。
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第五节焦耳定律学案导学
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=I2Rt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=I2R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=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.
(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=I2R t(电枢
的电阻生热).这里W=UIt不再等于Q=I2Rt,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=;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=I2Rt计算,两式不能通用。
例1一台电风扇,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?
解答(1)因为P入=IU
所以I
(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率
P内=I2R=0.32
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-
电风扇正常工作时的效率
η
(3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻,通过电风扇的电流
I
电动机消耗的电功率
P=IU
电动机发热功率
P内=I2R=112
当堂达标
1. 用电器两端电压220V,这意味着( )
A.1A电流通过用电器时,消耗的电能为220J
B.1C正电荷通过用电器时,产生220J的热量
C.1A电流通过用电器时,电流的发热功率为220W
D.1C正电荷从电势高端移到电势低端时,电场力做功220J
2. 一灯泡标有“220V,100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化),则有( )
A.灯泡的实际功率为50W
B.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的
D.通过灯泡的电流为额定电流的
3.下图电路中,电灯L1、L2都标有“220V,100W”;电灯L3、L4都标有“220V,40W”.将
A、B两端接入电源,最暗的灯是()
A.L1B.L2 C.L3D.L4
(第3题)
4.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里,调节滑动变阻器,使两灯都正常发光,两电路中消耗的总功率分别为和,可以断定( )
A.〉
B.〈
C.=
D.无法确定
(第4题)
5. 输电线总电阻为r,输送的电功率是P,送电电压为U,则用户得到的功率为( )
A.P
B.
C.
D.
6.一个直流电动机所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,当它工作时,下述说法中错误的是()
A.电动机的输出功率为U2/R
B.电动机的发热功率为I2R
C.电动机的输出功率为IU-I2R
D.电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
7.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,此时电动机的发热功率多大?(提示:电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器)
8.某一电动机,当电压U1=10V时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A。
当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A。
求这时电动机的机械功率是多大?
9.微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3 V的电压时,通过的电流为0.3 A,此时电动机不转,当加在电动机两端的电压为2.0 V时,电流为0.8A,这时电动机正常工
作,则吸尘器的效率为多少?
拓展提高
1.关于电功,下列说法中正确的有( )
A.电功的实质是电场力所做的功
B.电功是电能转化为内能
C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度
D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
2. 一盏电灯直接接在恒定的电源上,其功率为100W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率是9W,那么此时电灯实际消耗的电功率将( )
A.大于91W
B.小于91W
C.等于91W
D.条件不足,无法确定
3. A、B、C三个灯泡如图所示的方式连接时,各自消耗的实际功率相同,则P A:P B:P C为( )
A.1:1:1
B.1:2:2
C.2:1:1
D.1:4:4
(第3题)
4.图中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。
通电后()
A.经R1和R3的电流之比I1:I3=3:1
B.R1两端的电压和R3两端的电压之比U1:U3=4:9
C.三个电阻消耗的电功率之比P1:P2:P3=2:1:2
D.三个电阻消耗的电功率之比P1:P2:P3=2:2:1
(第4题)
5.两个电阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并联在电路中.欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法是()
A.用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联
B.用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联
C.用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联
D.用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联
6.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风将头发吹干。
设电动机线圈电阻为R1,它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电源上,吹风机两端电压为U,电流为I消耗的功率为P,则有()A.B.C.D.
7.一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,求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
(第21题)
8.如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103℃)时会自动断开;S2是一个自动温控开关,当温度低于60℃时会自动闭合,温度高于80℃时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,它在保温状态下是不亮的,黄灯是保温状态下的指示灯。
限流电阻R1=R2=500Ω,加热电阻丝R3=50Ω,两灯的电阻不计。
(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。
(2)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗?
(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比。
(第22题)
9.一台国产XQB30—13型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表,试根据表
(1)这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时,通过洗衣机的电流是多大
(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min,则洗衣机耗电多少
探究:
为什么在非纯电阻电路中U>IR?
学后反思:
你对学案的意见:
第五节焦耳定律学案导学参考答案
自主学习
1.电能自由电荷静电力电势能
2.电内
当堂达标
1、D
2、BC
3、C
4、C
5、B
6、AD
7、1.5W,8W
8、31W
9、60%
拓展提高
1、AC
2、B
3、D
4、AC
5、A
6、AD
7、P=IU M=5×100=500W P热=I2r =25W P机=P-P热=500-25=475W
8、(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时把手动开关S1关闭,这时黄灯短路红灯亮,电饭堡处于加热状态,加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合待电饭煲中水烧干后,温度升高到103℃时.开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态由于电饭堡散热,待温度下降至70℃时,S2自动闭合,电饭煲重新处于加热状态,待温度上升到80℃时,又自动断开,电饭煲再次处于保温状态.(2)不能,因为如果不闭合S1,则只能将食物加热至80℃.(3)设电饭煲处于加热状态时,功率为P1,
设电饭煲处于保温状态时消耗的功率为P2,则
所以P1:P2≈12:1
9、(1)1.64 A;(2)8.64×105。