公开课焦耳定律导学案

2.5 焦耳定律

【学习目标】

1.理解电流做功和电功率的概念

2.理解焦耳定律，知道焦耳定律在纯电阻电路和非纯电阻定律中的应用

3.会应用电功和电热公式解决实际问题。

【重点】电功、电功率、焦耳定律、热功率的公式推导及应用

【难点】非纯电阻电路中电功和电热的区别和相关计算

【问题导学】

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= 。

【课内探究】

探究一：推导电功和电功率的表达式

1.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?

这相当于在时间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？

电功物理意义：

举例说明：不同的电器做功的快慢不同。

2.电功率：

（1）定义：

（2）定义式：P=

（3）单位：

（4）P额是个定值，P实是个变值。P额≥P实。

［说明］

电功率物理意义：

探究二：电热、焦耳定律和热功率

1.在金属导体中，在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与正离子发生相互作用而使得导体发热，这就是电流热效应，我们把电流产生的热量叫电热（焦耳热）

2.焦耳定律

怎么得出

3.热功率

探究三：电功和电热的比较、电功率和热功率的比较

1．对任何电路，电流做功和电热，各自应如何计算？

2．在纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间有什么样的关系？

3．在非纯电阻电路中，电功和电热，电功率和热功率之间又是什么样的关系？

例题：一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V 时，通过的电流是5A 。

（1） 这台电动机电功率是多少？

（2） 电动机热功率是多少？

（3） 电动机做机械功的功率是多少？

（4） 每分钟所做的机械功有多少？

【当堂训练】

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 ．UIt W =适用于任何电路，而t R

U Rt I W 2

2

==只适用于纯电阻的电路 C ．在不是纯电阻的电路中，R I UI 2>

D ．焦耳热Rt I Q 2=适用于任何电路

2．有一电风扇上标有“220V ,55W ”，若风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时：

(1).电源供给的电功率是多少？

(2).转化为风的电功率是多少？

(3).电动机的发热功率是多少？

3．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同，都为R ，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内( )

A .电炉和电动机产生的热量相同

B .电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率

C .电炉两端电压小于电动机两端电压

D .电炉和电动机两端电压相等

4．一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0.3V ，电流为0.3A 。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?