高中物理 2.5 焦耳定律课件 新人教版选修31

体的内能
形式的能
元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等
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2.电功与电热(diànrè)的计算公式比较
电功 电热 电功率 热功率
纯电阻电路 W＝IUt＝I2Rt＝UR2t Q＝IUt＝I2Rt＝UR2t
P＝IU＝I2R＝UR2 P＝IU＝I2R＝UR2
非纯电阻电路 W＝IUt Q＝I2Rt P＝IU P＝I2R
证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率(é dìnɡ
ɡōnɡ lǜ)。
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焦耳定律(jiāo ěr dìnɡ lǜ) 1.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电_流__(_d_ià_n_l_iú__) 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_2_R_t ____。 2．热功率 (1)定义(dìngyì)：单位时间内放出的热量。 (2)表达式：P＝Qt ＝__I_2_R______。
(1)电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？ (2)电动机输入(shūrù)功率和输出功率各是多少？ (3)10s内电动机可以把重物匀速提升多高？ (4)这台电动机的机械效率是多少？
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解析(jiě xī)：电动机工作时，其电路为非纯电阻电路，它 从电源获取的功率一部分转化为线圈的热功率，另一部分转化 为电动机的机械功率。
成才之路 ·物理 (wùlǐ)
人教版 ·选修 (xuǎnxiū)3-1 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
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恒定电流
第二章
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5 焦耳定律
第二章
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1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理 4 重点难点突破
5 课堂知识构建 6 考点题型设计 7 易错案例剖析 8 课时作业
1．两种电路(diànlù)的比较
两种电路 比较内容
纯电阻电路
非纯电阻电路
除电阻外还包括能把
元件特点 电路中只有电阻元件 电能转化为其他形式
能的用电器
欧姆定律
服从欧姆定律
I＝UR 电流做功全部转化为电
不服从欧姆定律：
U>IR
或
U I<R
电流做功除转化为内
能量转化 热即电能全部转化为导 能外还要转化为其他
第二十七页，共44页。来自解析：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＝UR2和已知条件可知，RA<RB。 对于 A 电路，由于 RA<RB，所以 UB>110V，B 灯被烧毁， 两灯不能正常发光。 对于 B 电路，由于 RB>RA，A 灯又并联变阻器，并联电阻 要小于 RB，所以 UB>U 并，B 灯烧毁。
h＝PG出t＝4×2010m＝2m。 (4)这台电动机的机械效率为 η＝PP出 入×100%＝45×100%＝80%。 答案(dáàn)：(1)1W (2)5W 4W (3)2m (4)80%
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(广东培正中学2013～2014学年高二上学期期中)用如图所 示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电 阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I1＝ 0.5A和U1＝2.0V；重新(chóngxīn)调节滑动变阻器的电阻R使电 动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I2＝2.0A和U2 ＝24V。则( )
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学习目标定位
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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。 ※※ 理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。
知道电功率和热功率的区别和联系，能区分电功和 ※
电热。
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课堂情景切入
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的电吹风机有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝
给空气加热，得到(dé dào)热风将头发吹干。设电动机线圈电
阻为RI，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，消耗的电功率为P，则有( )
A．P＝UI
B．P＝I2(R1＋R2)
C．P>UI
D．P>I2(R1＋R2)
解析：设每个灯泡(dēngpào)正常发光时，其电流为I，则 图(甲)中总电流为3I，图(乙)总电流为I，所以，P1＝3IU，P2＝ IU，P1＝3P2，故选B。
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非纯电阻电路(diànlù)中功率的分析与计算 如图所示为电动机提升重物的装
置，电动机线圈的电阻为r＝1Ω，电动机两端电压为5V，电路 中的电流为1A，物体A重20N。忽略一切摩擦，求：
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课堂知识构建
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考点题型设计
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纯电阻电路(diànlù)中电功率的分析与计算
额 定 电 压 都 是 110V ， 额 定功 率 PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路 上，使两盏电灯均能正常(zhèngcháng)发光，且电路中消耗功 率最小的电路是图中的哪一个( )
(1)电动机线圈上消耗的热功率为 P热＝I2r＝1W。 (2)电动机的输入功率就是电流通过电动机做功的功率，即 P入＝UI＝5×1W＝5W 电动机的输出功率就是电动机对外做机械功的功率，根据 P入＝P出＋P热得P出＝P入－P热＝5W－1W＝4W。
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(3)设物体 A 的重力为 G，t＝10s 内物体上升的高度为 h， 根据能量守恒定律得 P 出 t＝Gh
答案：通电导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电 流相等(xiāngděng)，而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线电阻 要大得多。由焦耳定律Q＝I2Rt知在相等(xiāngděng)的时间内 导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多。
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二、纯电阻电路(diànlù)和非纯电阻电路(diànlù)
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解析：表盘上的字样说明表盘转动 3 000 转时，电路消耗 1 度电(1kW·h)，即在 2min＝120s 内，电路消耗3200000kW·h＝115 kW·h 的电能，所以 P＝Wt ＝115×3.6×106×1120W＝2 000W， 即空调的耗电功率为 2 000W。
答案：2 000W 点评：要善于(shànyú)将所学的物理知识应用到日常生活 实际，学以致用。
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在长时间使用电烙铁的过程中，当暂时不使用时，如果断 开电源，电烙铁将会很快变凉，再次使用时温度不能及时达到 要求，如果不断开电源，烙铁头容易“烧死”且浪费电能。因 此，实验室内常用的电路如图所示，其中RL为白炽灯泡，R为 电烙铁。暂时不用电烙铁时，断开开关S，再次使用时闭合开 关S。这样既能起到预热作用，又能保护电烙铁和节省电能。 试用你学过的电学知识说明(shuōmíng)其道理。
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[特别提醒]不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电 功时都可以(kěyǐ)用W＝UIt，功率都可以(kěyǐ)用P＝UI，热量 都可以(kěyǐ)用Q＝I2Rt，热功率都可以(kěyǐ)用P＝I2R，若用 变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路。
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(贵州市重点高中2013～2014学年高二上学期期中)理发用
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探究(tànjiū)·应用 小明家的窗式空调已用了多年，
耗电功率已不再是说明书上的数值了，他想测出这台空调的耗 电功率。于是(yúshì)他将家中的其他用电器全部关闭，单独打 开空调，观察他家的电度表在2min内转了200转，且电度表中标 有3 000r/kW·h的字母，你能帮他测出他家空调的功率吗？
答案：AD
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解析：电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大 小应该用P＝UI来计算(jìsuàn)，总功率P＝UI，所以A正确，而 C错误；电吹风机中发热的功率要用I2R来计算(jìsuàn)，所以 总的发热功率为I2(R1＋R2)，吹风机的总功率P＝IU要大于发 热部分的功率，所以B错误，D正确。
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答案：暂时不用烙铁时，断开S，RL与R串联后接在电路 中，整个电路电阻较大，电流很小，消耗的电功率较小，同时 又使R保持预热状态(zhuàngtài)；需用烙铁时，接通S，电烙铁 在额定电压下工作，很快升温。
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A．微型电动机内线圈电阻为R线＝4.0Ω B．微型电动机内线圈电阻为R线＝12Ω C．电动机正常转动(zhuàn dòng)时输出的机械功率为P机 ＝48W D．电动机正常转动(zhuàn dòng)时输出的机械功率为P机 ＝32W解析：当电动机停止转动时，相当于一个纯电阻元件，根 据欧答姆案定：律A可D知电动机内线圈的电阻 R 线＝UI11＝4Ω，所以 A 正 确、B 错误；当电动机正常转动时，电动机消耗的电功率 P＝ U2I2＝48W，电动机内线圈消耗的热功率 P 线′＝16W，故电动 机输出的机械功率 P 机＝P－P 线′＝32W，故 C 错误，D 正确。
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4．物理意义 反映电能转化为其他形式能的多少。 5．对电功的理解(lǐjiě) ①从力的角度，电流做功的实质是 ___电__场__力___对电荷做 功。 ②从能的角度，电流做功是电_能__(d__ià_n_n转én化g)为其他形式能的过 程，电功的大小量度着电能的转化，它标志着电能转化为其他 形式的能。
功率关系
电阻上的电功率与电阻成反比
总功率＝PP总＝ 1＋UPI2＝＋U…I＋1＋PnI2＋…＋In
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。
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用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的 热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
5．用电器的额定功率(édìnɡ ɡōnɡ lǜ)和实际功率 (1)额定功率(é dìnɡ ɡōnɡ lǜ)：用电器最长大功期率正(常gō工ng作lǜ)时的
__________，也就是用电器加上额定电压(或通以额定电流)时消
耗的电功率。
实际工作
(2)实际功率：用电器__________时消耗的电功率。为了保
为什么电视机、电风扇通电时间长了会发热？
电流产生(chǎnshēng)的热量和哪些因素有关？
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知识自主梳理
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生物(shēngwù) 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__(_d_i_à_n_lù_)_中__的__电__流__I、通电时间t三者的乘积(chéngjī)。 2．表达式 W＝qU＝___U_I_t___。 3．单位 国 际 单 位 为 __焦__耳______ ， 符 号 为 J 。 常 用 单 位 为 千 瓦 时 (kWh)，亦称为“度”，1度＝__3_._6_×__1_0_6 _焦耳。
(常 德 市 一 中 2013 ～ 2014学 年高 二检测
(jiǎn cè))把6个相同电灯接成如图(甲)、(乙)所
示两电路，调节变阻器，两组电灯均能正常
发光。设(甲)、(乙)两电路消耗的电功率分别
为P1、P2，则( )
A．P1＜3P2
B．P1＝3P2
C．P1＞3P2
D．3P1＝P2
答案：B
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对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可 能UA＝UB＝110V，两灯可以(kěyǐ)正常发光。
比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为 (IA－ IB)×110，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110，所以C电路 消耗电功率最小。
答案：C
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重点难点突破
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一、串、并联电路中电功率的分析与计算 1．串联电路
各部分电路电流I相同，根据P＝I2R， 功率关系总各功电率阻P＝上U的I＝电功U1率＋与U2电＋阻…成＋正Un比I
＝P1＋P2＋…＋Pn
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2．并联电路
各支路电压相同，根据P＝UR2，各支路
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电功率
1.概念 电流所做的___功____跟完成这些功所用时_间__(s_h_í_j_iā的n)比值叫 做电功率。 2．表达式 P＝Wt ＝___I_U______。 3．单位 瓦__特_(_w_ǎ_t_è_) __，符号 W。
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4．物理意义 表示电流做功快的慢__(_k_u_à_i_m_à_n。)