高中物理 五、焦耳定律
高中物理焦耳定律教案
高中物理焦耳定律教案一、教学目标1. 让学生理解焦耳定律的定义和内容；2. 让学生掌握焦耳定律的计算方法和应用；3. 培养学生对物理实验的观察能力和分析能力；4. 培养学生的科学思维和团队合作能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：焦耳定律的定义、内容和计算方法；2. 教学难点：焦耳定律在实际问题中的应用和能量守恒的理解。
三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究焦耳定律；2. 使用多媒体教学，展示实验现象和动画演示；3. 进行小组讨论和实验操作，培养学生的实践能力；4. 进行课堂提问和解答，帮助学生巩固知识。
四、教学准备1. 多媒体教学设备；2. 实验器材：电阻、电流表、电压表、电源等；3. 教学课件和教案。
五、教学过程1. 引入新课：通过展示实验现象，引导学生思考能量转化的原理；2. 讲解焦耳定律：介绍焦耳定律的定义、内容和计算方法；3. 示例讲解：通过实际问题，讲解焦耳定律的应用；4. 小组讨论：让学生进行小组讨论，探讨焦耳定律的实际意义；5. 实验操作：让学生进行实验操作，观察和记录实验现象；6. 数据分析：让学生分析实验数据，验证焦耳定律；7. 课堂提问：进行课堂提问，帮助学生巩固知识；8. 总结与评价：总结本节课的重点内容，进行评价和反馈。
教学反思：本节课通过问题驱动法和多媒体教学，引导学生主动探究焦耳定律，培养了学生的观察能力和实践能力。
在实验环节，学生通过操作和数据分析，验证了焦耳定律，加深了对知识的理解。
课堂提问和解答环节帮助学生巩固了知识，达到了预期的教学目标。
但在教学中，需要注意引导学生理解能量守恒的概念，加强对难点知识的教学。
六、教学内容与活动设计1. 通过多媒体展示不同场景下的能量转化现象，让学生观察和分析其中的能量转化过程。
2. 设计实验：让学生设计一个实验，验证焦耳定律。
3. 学生分组进行实验，观察和记录实验数据。
4. 学生分析实验数据，归纳出焦耳定律的规律。
《高二物理焦耳定律》课件
应用焦耳定律可以评估钨丝灯泡使用过程中的热量损耗，以提高灯泡的寿命和能效。
总结
焦耳定律是理解电路中能量转换的重要基础。 学会应用焦耳定律，可以帮助我们解决实际问题。 学习物理除了了解规律，更为重要的是培养科学思维和实验技能。
讲解如何记录实验数据、如何进行数据处理和计算，以验证焦耳定律。
3
思考题与讨论
引导学生思考实验结果的意义，并进行思考题和讨论，加深对焦耳定律的理解。
焦耳定律的实际问题
电线起火问题
焦耳定律可以帮助我们理解电线过载时的热量问题，以预防电线起火等安全隐患。
集成电路散热问题
通过焦耳定律，我们可以分析集成电路中产生的热量，以改善散热设计，提高电路的稳定性。
设计电路元件
焦耳定律的应用可以帮助工程师设计电路中的电阻元件，以满足特定的电流和能耗要求。
研究材料的热性质
通过实验测量电流通过材料时产生的热量，可以研究材料的导电性和导热性等热性质。
焦耳定律实验
1
实验步骤及仪器
详细介绍焦耳定律实验的具体步骤和使用的实验仪器，如安培表、电阻器等。
2
Hale Waihona Puke 实验数据记录与处理《高二物理焦耳定律》 PPT课件
高二物理焦耳定律PPT课件
焦耳定律简介
定义：描述了电流通过电阻时所产生的热量与电流强度、电阻值以及时间的 关系 公式：Q=I^2Rt，其中Q为热量，I为电流强度，R为电阻值，t为时间
焦耳定律的应用
计算电器损耗能量
根据焦耳定律可以计算电器在使用过程中的能量损耗，有助于评估电器的效率和节能性。
高中物理焦耳定律
直流小电机
实 P热 = I2R
验 原
P = IU
理
I、U、R
学生电源
实 电流表
验 电压表
仪 器
滑动变阻器
导线
开关 小电机
金属外壳
直流小电机 工作电压约 1.5 V - 2.5 V 工作电流约 0.3 A - 0.5 A 线圈电阻约 1.5Ω - 2.5Ω
片状磁铁
线圈
实验电路
温馨提示
1.学生电源选直流输出,4V
2.电流表选0-0.6A量程
3.电压表选0-3V量程
三、电路中的能量转化
2.非纯电阻电路：电能部分转化为内能，部 分转化为其他形式的能量。
P > P热 W>Q
P = P热+ PP其机他 W = Q + W其他
欧姆定律对于非纯电阻电路不适用，且
小结
知识
电功和电功率
焦耳定律
纯电阻电路 非纯电阻电路
◆ 圆筒 模拟 一段导体 ◆ 小颗粒 模拟 金属正离子 ◆ 绿豆 模拟 自由电荷 ◆ 重力 模拟 静电力
导体为什么通时电要发热？
自由电子
碰 撞
金属正离子
电能
内能
焦耳定律的内容和表达式？
二、焦耳定律
1.电热（焦耳热）：电流通过导体产生的热量
Q = I2Rt
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。
爸爸怎么发现儿子看了电视？
§2.5 焦耳定律
一、电功 和 电功率
1.电功：电流通过一段电路所做的功
电
其他
能 电流做功 能量
W = qU = IUt
一、电功 和 电功率
高中物理 第2章 第5节 焦耳定律课件 新人教版选修31课件
为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：
栏 目 链 接
►尝试应用 3．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，得到热风将头发吹干，设电动机线圈的电 阻为R1，它与电阻为R2的电热丝相串联，接到交流电源上．电吹风 两端电压为U，通过的电流为I，消耗的电功率为P，如图所示，有 以下结论：
栏 目 链 接
①P＞IU ③P＝IU
②P＝I2(R1＋R2) ④P＞I2(R1＋R2)
栏 目 链 接
以上结论正确的是(D) A．只有① B．只有③ C．只有②③ D．只有③④ 解析：因电吹风属非纯电阻用电器，故电功率 P＝IU＞I2(R1＋ R2)，选 D.
题型一
电功和电功率
例1 电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝60 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( )
U2 越大；并联电路中：由P＝ 知P1R1＝P2R2＝…＝U2，电阻越小， R 功率越大．
注意：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能过程，电流做 了多少功，表明有多少电能转化为其他形式的能．可见电功反映了电 能转化为其他形式的能的多少． 电功的表达式 W＝UIt 以及电功率 P ＝UI 适用于所有电流做功和功率的计算．
►变式训练 2．某一电动机，当电压U1＝10 V时带不动负载，因此不转动， 这时电流为I1＝2 A．当电压为U2＝36 V时能带动负载正常运转，这 时电流为I2＝1 A．求这时电动机的机械功率是多大？ U1 解析：电动机不转时可视为纯电阻，由欧姆定律得，R＝ ＝5 I1 Ω，这个电阻可认为是不变的．电动机正常转动时，输入的电功率 为P电＝U2I2＝36 W，内部消耗的热功率P热＝I2 2R＝5 W，所以机械功 率P＝31 W. 答案：31W
第五节 焦耳定律
AC
5.规格为“220V，1000W”的电
炉，求： （1）电炉正常工作时，通过电阻 丝的电流 （2）电炉的电阻
4.5A
48.4Ω
6.把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使 用，则在同样的时间内（ ） A．由Q=I2Rt可知，电炉的发热量减少 B．由Q=UIt可知，电炉的发热量不变 C．由Q= U2t/R 可知，电炉的发热量增加 D．无法确定
3.下列求解电热的公式中，对所有电路均适用的 是（ ） A．Q=UIt B．Q=I2Rt C．Q= U2/R t D．W=Pt
BD
4.关于电功和电热的计算，下列说法正确的是（ ） A．如果是纯电阻电路，电功可用公式W = UIt 计算，也可用公式W = I2Rt计算 B．如果是纯电阻电路，电热可用公式W = I2Rt计 算，但不能用公式W = UIt计算 C．如果不是纯电阻电路，电功只能用公式W = IUt 计算 ，电热只能用Q=I2Rt计算 D．如果不是纯电阻电路，电热可用公式W = I2Rt 计算，也可用公式W = UIt计算
电热
4. 热功率：P热 导体在单位时间内发出的热量 公式：P热=Q/t=I2R 单位：W kW
纯电阻电路: 电能
W
指某段电路 在某段时间 内消耗的全 部电能!
→
指转化为 内能的那 内能 部分电能! Q
I2Rt
UIt
=
M
I=U/R
非纯电阻电路: 电能
W
→
说明：欧姆 定律不适用 于非纯电阻 内能+其它形式的能 电路！
C．在不是纯电阻的电路中，UI＞I2R
D．焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路
BCD
2、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（ ） A． B． U 2 / r CP C．P 2r /U 2 D．P – P 2r / U 2
第五节焦耳定律1
答案：BD
• 例2、图中虚线框内是一个未知电路，测得它的
两端点a，b之间的电阻是R，在a，b之间加上电压
U，测得流过这电路的电流为I，则未知电路的电
功率一定是( )
• A、I2R
B、U2/R
• C、UI
D、I2R+UI
答案：C
• 例3、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）
答案：1.5W，8W
例4、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，
调节变阻器，使电灯都正常发光．若两电路消耗的总功
率分别为P1、P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别
第五节 焦耳定律
一、电功 1、电流做功实质上是电场力推动自由电荷 定向移动所做的功。
2、电流做功的过程伴随着电能和其它形式 的能的转化。
3、表达式： W＝UIt
二、电功率 1、表示电流做功快慢的物理量 2、表达式 P＝UI （定义式）
三、焦耳定律（实验定律）
1、内容： 2、定义式：Q＝I2Rt 3、适用于一切电路 （纯电阻电路、非纯电阻电路） 中电热的计算。
的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻
R＝
Hale Waihona Puke 。答案：4Ω• 例6、如图所示的电路中，电源电动势ε ＝6V， 内阻r＝1Ω ，M为一直流玩具电动机，其电枢电 阻R1=2Ω ，限流电阻R2=3Ω ，电压表示数为3.6V， 求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的 功率。
高中物理-焦耳定律
焦耳定律
焦耳定律概念
焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。
1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。
焦耳定律内容：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。
焦耳定律是一个实验定律，它可以对任何导体来适用，范围很广，所有的电路都能使用。
遇到电流热效应的问题时，例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少，即从电流热效应角度考虑对电路的要求时，都可以使用焦耳定律。
焦耳定律公式
对应的物理公式：
其中Q指热量，单位是焦耳(J)，I指电流，单位是安培(A)，R指电阻，单位是欧姆(Ω)，t 指时间，单位是秒(s)，以上单位全部用的是国际单位制中的单位。
纯电阻电路中，推导公式有：
需要注明的是，焦耳定律公式推导式W=UIt只适用于纯电阻电路，即只有在像电热器这样的电路中才可用。
焦耳定律的使用
电流通过导体时会产生热量，这叫做电流的热效应，而电热器是利用电流的热效应来加热的设备，电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器。
电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成。
焦耳定律的使用
焦耳定律在串联电路中的运用：在串联电路中，电流是相等的，则电阻越大时，产生的热越多。
焦耳定律在并联电路中的运用：在并联电路中，电压是相等的，通过变形公式，W=Q=PT=U ²t/R，当U一定时，R越大则Q越小。
高中物理焦耳定律教案
高中物理焦耳定律教案一、教学目标1. 让学生了解焦耳定律的定义和内容，知道焦耳定律是描述电流通过导体产生的热量与电流的二次方、导体的电阻及通电时间成正比的定律。
2. 培养学生运用控制变量法进行科学探究的能力，使学生能够运用焦耳定律解决实际问题。
3. 提高学生对物理学习的兴趣，培养学生的观察能力、思考能力和动手能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：焦耳定律的定义、内容以及运用。
2. 教学难点：焦耳定律公式的推导和运用。
三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生思考并探索电流产生热量的规律。
2. 利用实验法，让学生亲自动手进行实验，观察电流通过导体产生的热量。
3. 采用讨论法，分组讨论实验结果，引导学生发现规律，推导出焦耳定律。
四、教学准备1. 实验器材：电阻丝、电流表、电压表、滑动变阻器、计时器等。
2. 教学课件：焦耳定律相关图片、动画、视频等。
五、教学过程1. 导入新课：通过展示电流通过导体产生热量的实验现象，引发学生的好奇心，激发学习兴趣。
2. 探究电流产生热量的规律：引导学生进行实验，观察电流通过导体产生的热量，让学生运用控制变量法进行科学探究。
3. 分析实验结果：分组讨论实验结果，引导学生发现电流产生热量的规律，推导出焦耳定律。
4. 讲解焦耳定律：讲解焦耳定律的定义、内容以及运用，使学生能够理解并掌握焦耳定律。
5. 巩固练习：布置练习题，让学生运用焦耳定律解决问题，巩固所学知识。
6. 课堂小结：总结本节课所学内容，强调焦耳定律的重要性。
7. 拓展延伸：引导学生思考焦耳定律在实际生活中的应用，激发学生学习物理的兴趣。
六、教学内容与要求1. 掌握焦耳定律的数学表达式：\(Q = I^2RT\)，其中\(Q\)为电流产生的热量，\(I\)为电流强度，\(R\)为电阻，\(T\)为通电时间。
2. 能够运用焦耳定律计算在给定条件下电流产生的热量。
3. 理解焦耳定律与欧姆定律的关系，并能够进行适当的转换。
高中物理《焦耳定律》ppt
所以 正确的是 （C）
例题4：
对计算任何用电器的电功率都适用的公 式是（ CD ）
Ａ．P I 2R
Ｂ．P U 2 R
Ｃ．P UI
Ｄ．P W t
小结与反思：
１．电功 W UIt
２．焦耳热 Q I 2Rt
３．电功率 P W UI
４．热功率P Qt I 2R ５．纯电阻电路t与非纯电阻电路的区别
６．欧姆定律的适用条件
(3)用电器的额定功率与实际功率。
二、焦耳定律
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
热功率：单位时间内导体的发热功率
电流做功的实质：
电能转化为其他形式能量的过程
纯电阻电路
非纯电阻电路
纯电阻电路: 电能WBiblioteka 指转化为 → 内能 内能的那
Q 部分电能!
指某段电路 在某段时间
UIt
=
I2Rt I=U/R
内消耗的全 部电能!
说明：欧
非纯电阻电路:
M
姆定律不 适用于非
电能 → 内能+其它形式纯的电能阻电
W
W-Q
路！
Q
UIt ＞ I2Rt
I＜U/R
纯电阻电路:
欧姆定律适用：I=U/R 电功 = 电热
W= Q = UIt =U2t/R =I2Rt
非纯电阻电路:
欧姆定律不适用：I＜U/R
解:
R U 0.3 1
I 0.3
P UI 1.6W
P热 I 2R 0.64W P P热 60%
P
例3．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
高二物理选修课件第二章焦耳定律
按照实验要求搭建测量电路，包括电源、电流表、电压表、滑动变阻 器、待测电阻和开关等。
2. 测量数据
闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表和电压表有合适的读数，记录 多组电流和电压值，以及对应的通电时间。
3. 计算热量
根据焦耳定律公式Q=I^2Rt计算产生的热量，并记录结果。
数据记录与处理方法
THANK YOU
日光灯电路
日光灯工作时，电能转化为光能和 内能。利用焦耳定律可以计算日光 灯的内能损耗和发光效率。
复杂电路简化技巧和方法
01
02
03
04
等效电源法
将复杂电路中的电源和电阻进 行等效变换，简化为简单的电 源和电阻串联或并联的形式。
支路电流法
针对复杂电路中的支路，分别 列出电流方程进行求解，适用
于支路较少的电路。
实践方法
通过宣传节能环保知识、推广节能技 术和产品、鼓励公民参与节能环保行 动等方式，培养和实践节能环保意识 。
04
拓展延伸：非纯电阻电路中焦 耳定律应用
非纯电阻电路特点分析
01
02
03
能量转化
非纯电阻电路中存在电能 向其他形式能量的转化， 如热能、光能等。
电阻元件
电路中除纯电阻外，还包 含电感、电容等元件，使 得电路性质更为复杂。
高二物理选修课件第二章焦耳定 律
汇报人：XX 20XX-01-18
目录
• 焦耳定律基本概念与公式 • 电流热效应实验探究 • 焦耳定律在生活中的应用 • 拓展延伸：非纯电阻电路中焦耳定律应用 • 练习题与课堂互动环节
01
焦耳定பைடு நூலகம்基本概念与公式
焦耳定律定义及意义
焦耳定律定义
焦耳定律原始公式
焦耳定律原始公式
焦耳定律是关于电能转化为热能的物理定律，它描述了通过
电流通过电阻时所产生的热量的大小。
焦耳定律的原始公式可
以表示为：
\[Q=I^2Rt\]
其中，Q表示通过电流I在电阻R上流过时间t所产生的热量。
根据焦耳定律，当电流通过一个电阻时，电流在电阻中产生
的能量将被转化为热能。
该公式表明，电流的大小（I的平方）和电阻的大小（R）是影响产生的热量（Q）的因素，时间（t）是电流通过电阻的时间。
这个公式可以从几个方面解释。
首先，电功率（P）定义为单位时间内的能量转化，可以表示为：
\[P=\frac{W}{t}\]
其中，W表示能量，t表示时间。
根据电功率和电流的关系，我们知道：
\[P=IV\]
这里，I表示电流，V表示电压。
然后，根据欧姆定律，电流可以通过电压和电阻表示：
\[I=\frac{V}{R}\]
将这个表达式代入电功率公式中，得到：
\[P=\frac{V^2}{R}\]
最后，将电功率乘以时间，可得到能量转化的大小：
\[W=Pt=\frac{V^2}{R}\cdott=\frac{V^2t}{R}\]
我们知道，能量可以用热量来表示，因此将W表示为Q，即可得到焦耳定律的原始公式：
\[Q=I^2Rt\]
这个公式告诉我们，通过电流I在电阻R上流过时间t所产生的热量Q与电流的平方成正比，与电阻和时间成正比。
可以看出，增大电流、电阻或时间都会增加产生的热量。
【高中物理】高中物理知识点：焦耳定律,电热
【高中物理】高中物理知识点：焦耳定律，电热电热（焦耳定律）：1、定义：电流通过电阻为r的导体时，t时间内导体上产生的热量，即电热2、公式：q=i2rt3、单位：j，4、物理意义：电流通过导体时所产生的电热5、适用条件：任何电路6、能量转变情况：存有多少电能转变为热能电功和电热的关系：①氢铵电阻电路消耗的电能全部转变为热能，电功和电热就是成正比的，所以存有w=q，uit=i2rt，u=ir（欧姆定律设立），；②非纯电阻电路消耗的电能一部分转变为热能，另一部分转变为其他形式的能。
所以存有w>q，uit>i2rt，u>ir（欧姆定律不设立）。
电功、电热的计算方法:对任何电路，电流作功均为电流产生的热量均为。
在纯电阻电路中，电功全部转化为电热，能量转化示意图表示为：。
则存有，故在计算电功或电热时，可根据题目中的条件，灵活选用以上公式分析计算。
若电流通过非纯电阻电路(例如电动机、电解槽等)时，能量转变的示意图则表示为：1)在非纯电阻电路中，如含有电动机的电路中电能转化为内能和机械能，即；在所含电解槽的电路中电能转变为内能和化学能，即为。
在这种情况下，电功只能用排序，电热就可以用计算。
(2)所含直流电动机的电路无法直观地认知变成它一定就是一个非纯电阻电路，必须从氢铵电阻电路和非纯电阻电路在能量转变上予以区分。
直流电动机两端加之电压以后，若电动机旋转，则存有电能转变为机械能，此时的电路为非纯电阻电路，部分电路的欧姆定律不再适用于。
若电动机不转回，则没电能转变为机械能，此时损失的电能全部转变为内能，这时的电路就是氢铵电阻电路。
因此，分析电路问题时，必须注重从能量的角度启程，这样可以并使思路清晰，解题变小成功。
(3)纯电阻电路中，即为；非纯电阻电路中，即为。
氢铵电阻电路与非氢铵电阻电路：相关高中物理知识点：电功电功：1、定义：所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功，简称电功。
人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》第五节：焦耳定律(共13张)
2.电功率：单位时间内电流做的功 叫电功率
P＝W/t＝UI
单位：瓦（W） 千瓦kW
这是计算电功率（普遍适用任何电路 ）的公式．
额定功率：用电器在额定电压下工作的功率. 实际功率：用电器在实际电压下工作的功率.
例1 如图，已知R1=6Ω， R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路 后这三只电阻的实际功率之比
纯电阻电路 （I=U/R） 电能W
W=UIt
内能Q
Q=I2Rt
电功等于电热
焦耳定律
电热
非纯电阻电路:
M
（I＜U/R） 电能W
内能Q+其它形式的能
W=UIt
Q=I2Rt
电功大于电热
电功：W= UIt 电功率：P=UI
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
电功是否等于电热？
1．纯电阻用电器：电流通过用 电器以发热为目的如电炉、电熨 斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡 等电能全部转化为热能,电功等于
电热
W UIt U 2 t I 2 Rt Q R
2．非纯电阻用电器：电流通过用电器 是以转化为热能以外的形式的水平为 目的,发热不是目的,而是难以避免的 热能损失.例如电动机、电解槽、给蓄 电池充电、日光灯等
1为∶__2_∶__6____。
人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》第五节：焦耳定律（共13张）
一、分析下列现象，其能量是如何转化的?
• a、电流流过电炉
Hale Waihona Puke •→电能转化为热能。• b、电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能
• c、电流流过电风扇
→电能转化为机械能和热能
电能转化为其它形式的能
高二物理课件---焦耳定律
• 电机消耗的功率等于发热功率 • P′＝P热＝I′U＝5.5×220W＝1210W • 由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈．
如图所示，灯L上标有200W，电动机上标 有2000W，在A、B两端加上220V的电压时， 灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作 时的电阻．
• 答案：2Ω
• 解析：已知电灯正常工作时的功率为额定功率 200W，若能求出通过电灯的电流，即可求出电灯 正常工作时的电阻． • 设A、B间总电流为I，A、B间总电压U＝220V，
电动机不转动时其电功全部转化为内能，可视为纯 电阻电路。
课
堂
小
非纯 电阻 电路
结
是否只有电阻 是否完全转化为内能 是否遵循欧姆定律
1.规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为 40Ω，求： • (1)接上220V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．
• 解析：(1)排气扇在220V电压下正常工作电流
• 发热功率P热＝I2R＝(0.16)2×40W＝1W
电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R
M
小结：
• 1、公式W=UIt和P=UI是电功和电功率的一般表
达式，适用于任何用电器，它表示用电器消耗的
全部电功和电功率。而W=I2Rt=U2t/R和P=I2R
=U2/R则是前面两公式与欧姆定律结合而导出的，
它们实际上只适用于纯电阻电路。
2、电流通过用电器做功的过程实际上是电能转化 为其它形式的能的过程。电流做了多少功，就有 多少电能转化为其它形式的能。
高二物理选修3-1第二章
5、焦 耳 定 律
自由电子在电场力的作用下会定向移动而做功，电场力做 的功常常说成是电流所做的功，简称“电功”；而不同导体 在相同电压作用下电场力做功的快慢程度又是不同的，为了 比较电场力做功的快慢，我们引入了“电功率”的概念；同 时电流通过导体是会发热的，我们把它叫“电热”。那么以 上这些物理量之间有何关系呢？下面我们在复习初中学过内 容的基础上进一步来明确这些问题。
高中物理 第二章 恒定电流 第5节 焦耳定律(含解析)
第5节焦耳定律1.电功是指电流通过一段电路所做的功，实质是静电力在这段电路中所做的功，其表达式为W ＝UIt 。
2．电功率是指单位时间内电流所做的功，表达式为P ＝Wt。
3．焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路。
4．非纯电阻电路中，由于产热不可避免，所以非纯电阻电路的效率不可能达到100%。
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I 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静电力在做功。
(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 ＝W t＝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 。
3．热功率(1)定义：单位时间内的发热量。
(2)公式：P 热＝Q t＝I 2R ，单位：瓦特(W)。
(3)意义：表示电流发热快慢的物理量。
1．自主思考——判一判(1)电功与电能的单位相同，电功就是电能。
(×) (2)电功率越大，电功越大。
(×) (3)1千瓦时＝3.6×106J 。
(√)(4)非纯电阻电路中，电热的表达式是Q ＝I 2Rt 。
(√) (5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。
(×)(6)根据I ＝U R 可导出P ＝U 2R，该公式用于任何用电器。
(×)2．合作探究——议一议(1)用电器额定功率越大，接在电路中电流做的功越多，这样说法对吗？提示：不对。
电流做功一方面与实际功率有关，另一方面还与通电时间有关，只有实际功率与时间乘积大时，电流做功才多。
高二物理焦耳定律(2)
= =
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电热 Q=I2Rt 热功率： P热=I2R
作业：
P55 T1 T3
感谢各位专家指导 再 见
上海自动化仪表股份有限公司,由原上海自动化仪表有限公司公司于1993年末改制设立，首家向国内发行A股，向国外发行B股的从事仪 器仪表经营生产的上市股份制公司。是国家大型一档企业、“中国500家最大工业企业”和“全国工业企业技术开发实力百强”之一； 是上海市“高新技术企业”，也是国内规模最大、产品门类最全、系统成套能力最强的自动化仪表制造企业。 公司现有员工1万余人，下设技术中心、销售公司、进出口部以及4家系统工程公司、9家工厂(制造部)、12家中外合资企业。主要产品 有工业生产过程控制系统、成套装置和仪表、可编程序控制器(PLC)、不间断电(UPS)及仪表控制柜、低压电器柜等。在工业生产过程控 制方面的产品有20个大类、150个系列、计3000多个品种，拥有现代工业过程控制所必须的、适应不同层次需要的分散控制系统、分散 控制、调节、测量、显示、记录仪表以及执行机构、调节阀等产品。为提高用户满意度，公司各个环节建立了完整的ISO9001质量管理 体系，自动化仪表及控制系统是上海市推荐的名牌产品。 上海自动化仪表股份有限公司图片 上海自动化仪表股份有限公司 上海自动化仪表股份有限公司 vzf40wcu 公司将矢志不渝地推进市场开拓能力的建设、科技开发能力的建设和集团化的建设。旨在以一流的技术、一流的产品、一流的服务搏击 市场、奉献用户。 上海自动化仪表股份有限公司于1993年9月经批准改制为中外合资股份有限公司。 公司的人民币普通股(A股)及境内上市外资股(B股)分 别于1994年3月和4月在上海证券交易所上市。 田地和房舍全部变卖掉，赶上家里养的一挂驴拉板车，拉了简单的行李和一些实在舍不得变卖的家什，带着全家人也加入到了外逃的行 列中。之前已经听人们说过，那些外逃的人家大多是往南走的，说是有人说了，那边的世道很太平，而且土地肥沃，冬日里也不像北方 这么寒冷，好生活着呢。于是，白百大的祖父也带着全家人往南而去了。当时，白家有两个儿子和一个女儿，大儿子就是白百大的父亲 ，当时已经十四岁了。女儿十二岁，但并非白家亲生，是十二年前的盛夏时节，白百大的祖父在家乡村子边儿的大路旁捡到的。当时， 这孩子看起来还是刚刚出生的样子，连脐带都没有干呢。想来是亲生父母不想养活她了，但又不忍心溺死，就用一条薄小被包了，放在 大路边上让她听天由命的。那时候，白家的二小子出生还不到百日。白百大的祖父想到妻子的奶水很好，不如把这个可怜的女娃娃也养 大得了；再者说了，自家个儿还没有一个女娃儿呢。于是就把这个女娃娃抱回了家。看着这个女娃儿一天天健健康康地长大，而且越来 越招人喜欢，夫妻俩非常高兴，视如己出，从来没有慢待过一点点；倒是和她一起吃奶长大的二哥，反而养成了处处让着妹妹的习惯。 当白家转辗来到武昌镇的时候，都感觉这里有一种说不上来的亲切感。而且，这千里迢迢的一路赶来，全家人好歹总得花销啊！所以， 他们的手里当时已经没有多少银子支撑着再走下去了。于是，白百大的祖父和祖母商议后，决定就在这里安家了。安家就必须得有房子 住啊！于是，夫妻俩首先考虑的就是把还剩余的银子拿出来，权衡一番之后，买了白家现在住的这个院子。当时，武昌镇上的人口比现 在少得多，而这个院子也只不过是镇子边儿上的一个空场地而已。其面积虽然不小，但却只有三间极其简易的草屋；因此，白百大的祖 父没有用多少银子就买了下来。尽管如此，剩下的银子连买几亩薄地也不够了。不得已，白百大的祖母把当年娘家给她的陪嫁首饰也全 部变卖了，这才买了三亩离这个新安的家很近，但却最便宜的菜地。于是，白百大的祖父开始带着两个儿子辛勤地耕种这些菜地，并且 自己辛辛苦苦地挑着菜走街串巷地叫卖，以求能够尽量地多有一些进项。如此，白家在武昌镇上慢慢地扎下根来了。然而非常不幸得是 ，就在当年的夏末秋初，已经和当地几个半大伢子混得很熟，而且非常顽皮的白家二儿子却在一天的午后，约了邻家伢子在江边儿教他 学游泳时，非常意外地溺水而亡了。从此之后，滔滔长江成了白家的伤心地，白百大的祖父和祖母再也不让大儿子和女儿靠近江边儿走 。日子一天天过去了，白家逐渐积攒了一些家底儿。白百大的祖父母就在院子里原先的草屋旁边盖了三间略微像样点儿的房子，夫妻俩
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。
高中物理焦耳定律
1、串联：
①电流处处相等 ②电压：U=U1+U2+U3+ ③电阻：R=R1+R2+R3+ ④电压分配：与电阻成正比
U1 U2 U3 I R1 R2 R3
⑤功率分配：与电阻成正比
2、并联：①各支路电压相等
②电流：I I1 I2 I3
1
③电阻：R
=
1 R1
1 R2
1 R3
④电流分配：与电阻反比
⑤功率分配：与电阻反比
R 注意：R变大
总 变大
R R1 R2 R1 R2
111 I1:I2:I3 =P1:P2:P3 = R1 : R2 : R3
一、电功
1、定义：电场力对自由电荷所做的功。
2、W qU UIt
3、单位：焦耳（J）、度→千瓦时(KW·h) 1度 =1000W·3600S=3.6×106J
4、功能关系： ： 电流做功的过程就是电能转化成其他形式能的过程。
纯电阻 电流流过电炉
电能
电流流过电解槽
非பைடு நூலகம்纯
电能
电
阻 电流流过电风扇
电能
I=U/R适用
2、非纯电阻电路：（电动机）
电功 其它形式能 热量（内能）
电功W UIt
电热Q I2Rt
W W机 Q
有用机械功 W机 UIt I2Rt UIt I2Rt
特别提醒：
1、对于非纯电阻电路（电动机），欧姆定律不适用
2、当通电电动机被卡不运转时，等同于纯电阻电路
串并联电路基本特点：
平方、导体的电阻和通电时间成正比。
Q I2Rt 单位：焦耳
2、 热功率：导体在单位时间内发出的热量。
P热 I2R
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五、焦耳定律
1.通过电阻R 的电流强度为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ，若电阻为2R ，电流强度
为I/2时，则在时间t 内产生的热量为（ ）
A ．4Q
B ．2Q
C ．21Q
D ．4
1Q 2.下列求解电热的公式中,对所有电路均适用的是（ ）
A ．Q =UIt
B ．Q =I 2
Rt C ．Q =R U 2
t D ．W =Pt 3．一台电动机的输出功率是10kW ，这表明该电动机工作时( ).
A ．每秒消耗10kw 电能
B ．每秒对外做10kw 功
C ．每秒消耗10kJ 电能
D ．每秒对外做10kJ 功
4.电动机的电枢阻值为R ，电动机正常工作时，两端的电压为U ，通过的电流为I ，工
作时间为t ，下列说法中正确的是( ).
A ．电动机消耗的电能为UIt
B ．电动机消耗的电能为I 2Rt
C ．电动机线圈产生的热量为I 2Rt
D ．电动机线圈产生的热量为U 2t /R
5．一台电动机的电阻为4Ω，在220V 的额定电压下运行时，发热消耗的电功率为400W .
若电动机工作5min ，则电流做功________J .
6．一个用电器上标有“2kΩ，20W ”，允许加在这个用电器两端的最大电压为________V ，
这个用电器允许通过的最大电流为________A .当这个用电器两端加上20V 电压时，它实际
消耗电流功率为________W .
7．两个标有"100Ω，4W ”、“90Ω，10W "字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总
电压是________V ，并联时允许通过的最大总电流是________A .
8.一台电动机额定电压为220 V ，线圈电阻R=0.5 Ω,电动机正常工作时通过电动机线
圈的电流为4 A ，电动机正常工作10 min ，求
（1）消耗的电能.
（2）产生的热量.
（3）输出的机械能.
9.把家用电炉的电热丝剪去一小段后，继续使用，则在同样的时间内（ ）
A.由Q =I 2Rt 可知，电炉的发热量减少
B.由Q =UIt 可知，电炉的发热量不变
C.由Q =t R
U 2
可知，电炉的发热量增加 D.无法确定
10．如图2-22所示，电阻R 1=20Ω，电动机的绕组R 2=10Ω.当电键S 断开时，电流表的
示数是0.5A ，当电键S 闭合后，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应是( ).
A ．I =1.5A
B ． I ＜1.5A
C ．P =15W
D ．P ＜15W
11.如图2-23所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是:A 灯“10V ，10W "，B 灯
"60V ，60W ”，c 灯"40V ，40W "，D 灯"30V ，30W ".在a 、b 两端加上电压后，四个灯都
能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是( ).
A ．P
B ＞P D ＞P A ＞P C
B ．P B ＞P A ＞P D ＞P C
C ．P B ＞P
D ＞P C ＞P A
D ．P A ＞P C ＞P D ＞P B
12.两只额定电压均为110V 的灯泡A 和B ，额定功率分别为100W 和40W ，为了使它
们接到220V 电源上能正常发光，同时电路消耗的电功率最小，如图2-24所示电路中最合
理的是图( ).
13．如图2-25所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r =0.6 Ω, R =10 Ω,U =160 V ，
电压表的读数为110 V ，求：
（1）通过电动机的电流是多少？
（2）输入到电动机的电功率是多少？
（3）在电动机中发热的功率是多少？
（4）电动机工作1 h 所产生的热量是多少？
图2-22 图2-23 图2-24
六、电阻定律
1．关于电阻率，以下说法中正确的是（ ）
A ．纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大
B ．纯金属的电阻率随着温度的升高而减小
C ．超导体的电阻率为零，所以在任何温度下对电流都没有阻碍作用
D ．电阻率的大小只随温度的变化而变化，而与材料本身无关
2．一根粗细均匀的电阻丝截成长度相等的三段，再将它们并联起来，测得阻值为3Ω，
则此电阻丝原来的阻值为（ ）
A ．9Ω
B ．8Ω
C ．27Ω
D ．3Ω
3．一只“220 V 100 W ”的灯泡工作时电阻为484Ω，拿一只同样的灯泡来测量它不工
作时的电阻，下列说法中正确的是
A ．小于484Ω
B ．大于484Ω
C ．等于484Ω
D ．无法确定
4．一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径是d ，电阻是R ，把它拉制成直径为10d 的均匀细丝后，它的电阻变为（ ）
A ．10000 R
B ．R /10000
C ．100 R
D ．R /100
5．如图2-30所示，A 、B 、C 、D 是滑线变阻器的四个接线柱，现
把此变阻器串联接人电路中，并要求滑片P 向接线柱C 移动时电路中的
电流减小，则接人电路的接线柱可以是( )
A ．A 和
B B ．A 和
C C ．B 和C
D ．A 和D 七、闭合电路欧姆定律
1．下列说法正确的是 ( )
A ．电源被短路时，放电电流无穷大
B ．外电路断路时，路端电压最高
C ．外电路电阻减小时，路端电压升高
D ．不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变
2．直流电池组的电动势为E ，内电阻为r ，用它给电阻为R 的直流电动机供电，当电动
机正常工作时，电动机两端的电压为U ，通过电动机的电流是I ，下列说法中正确的是
A ．电动机输出的机械功率是UI
B ．电动机电枢上发热功率为I 2R
C ．电源消耗的化学能功率为EI
D ．电源的输出功率为EI-I 2r
3．A 、B 、C 是三个不同规格的灯泡，按图2-34所示方式连接恰
好能正常发光，已知电源的电动势为E ，内电阻为r ，将滑动变阻器
的滑片P 向左移动，则三个灯亮度变化是（ ） A ．都比原来亮
B ．都比原来暗
C ．A 、B 灯比原来亮，C 灯变暗
D ．A 、B 灯比原来暗，C 灯变亮
图2-30
B C P 图2-34
4．如图2-37所示电路中，电源的总功率是40W ，R 1=4Ω，R 2=6Ω，a 、b 两点间的电
压是4.8V ，电源的输出功率是37.6W 。
求电源的内电阻和电动势。
5.如图2-38所示电路中，电池内阻符号为r ，电键S 原来是闭合的.
当S 断开时，电流表 ( )
A ．r =0时示数变大，r ≠0时示数变小
B ．r =0时示数变小，r ≠0时示数变大
C ．r =0或r ≠0时，示数都变大
D ．r =0时示数不变，r ≠0时示数变大
6.电源电动势为ε，内阻为r ，向可变电阻R 供电.关于路端电压，下列说法中正确的是
( )
A ．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变
B ．因为U =IR ，所以当R 增大时，路端电压也增大
C ．因为U =IR ，所以当I 增大时，路端电压也增大
D ．因为U =ε-Ir ，所以当I 增大时，路端电压下降
7．一个电源分别接上8Ω和2Ω的电阻时，两电阻消耗的电功率相等，则电源内阻为 （ ）
A ．1Ω
B ．2Ω
C ．4Ω
D ．8Ω
8.如图2-40所示，电源的电动势和内阻分别为E 、r ，在滑动变
阻器的滑片P 由a 向b 移动的过程中，电流表、电压表的示数变化情
况为( )
A ．电流表先减小后增大，电压表先增大后减小
B ．电流表先增大后减小，电压表先减小后增大
C ．电流表一直减小，电压表一直增大
D ．电流表一直增大，电压表一直减小
9.如图2-41所示电路中，电阻R 1=8Ω.当电键S 断开时，电压表的示数为5.7V ，电流
表的示数为0.75A ，电源总功率是9W ；当电键S 闭合时，电压表的示数为4V .若电键断开
和闭合时电源内部损耗的电功率之比是9:16，求电源的电动势和电阻R 2、R 3.
R 1 R
2 R
E a b
图2-37 图2-38 图2-41
图2-40。