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一、第五節焦耳定理（1學時） 一、教學目標 （一）知識與技能 1、理解電功率和電功率的概念，以及公式的數學意義。 了解實際功率和額定功率。 2 了解電功率與電熱的關系。 理解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的適配條件。 21世紀教育網3知道非純內阻電路中電能與其他形式能量轉換的關系，電功率小于電熱。 4 能用能量轉換和守恒的觀點解決帶電機的簡單非純內阻電路問題。 （二）過程與方法 通過相關實例，讓中學生理解電壓做功的過程就是電能轉化為其他形式能量的過程。 21世紀教育網（三）情感心態與價值觀通過學習，我們可以進一步感受到能量守恒原理的普遍性。 3、重點難點： 重點：區分掌握電功率和電熱的估算難點：電路上以中學生為主
2、對 的能量轉換關系缺乏感性認識，難以接受。 4、教學過程： （1）備考要點及授課內容：串并聯定律、歐姆定理及綜合應用。 提問并介紹新課 1. 通過以上學習，我們可以知道導體中的自由電荷在電場力的作用下是定向相連的。 電場力對定向連接的電荷做功嗎？ （做功，做正功） 2 電場力做功會導致能量的轉化，電能會轉化為其他形式的能量。 舉幾個大家熟悉的例子：電能和機械能，比如電動機。 電能 內能，如電暖器。 電能 物理能，例如電解槽。 本課將重點研究電路中的能量。 (2)新課講解——第5節焦耳定理1電功與電功率 (1)電功的定義：電場力對電路中定向連通電荷所做的功，簡稱電功，一般也稱為電壓成就。 以W.為代表：就是能量守恒原理
3.在電路中的表現。 即電壓做功的過程就是電能轉化為其他形式能量的過程。 在轉換過程中，能量守恒，即電能減少多少，其他形式的能量也減少多少。 【注】功是能量轉換的量度。 電壓做多少功就是電能減少多少并轉化為其他形式的能量，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉換和守恒的關鍵電路。 在第一章中，我們學習了電場力對電荷所做的功。 若電荷q在電場力的作用下從A點移動到B點，AB兩點的電位差為UAB，則電場力所做的功為W=qUAB。 對于一段導體，兩端電位差為U，電荷q從一端移動到另一端，電場力W=qU的功，在導體中產生電壓， q=It，（在時間間隔t內輸送的電量為q，則通過導體截面的電荷為q，I=q/t），所以W=qU=IUt.this
4、是電場力在電路中所做的功的表示，即電功。 表達式：W=Iut 【解釋】： 表達式的數學意義：一段電路上的電壓工作與該段電路兩端的電流成反比，電路中電流的硬度與電氣化時間。 適用條件：I、U恒壓不隨時間變化。 單位：焦耳（J）。 1J=1VAs (2) 電功率的定義：單位時間內電壓所做功的表達式： P=W/t=UI（適用于任何電路） 上式表明作用在電壓上的功率P一段電路等于電路兩端的電壓I和電流U的乘積。 單位：瓦特（W）。 1W=1J/s 21世紀教育網額定功率與實際功率 額定功率：家用電器正常工作所需的電流稱為額定電流，在此電流下消耗的功率稱為額定功率。 實際功率：家用電器在實際電流下的功率。 實際功率 P real = IU, U
5、 、I為家電兩端實際電流和通過家電的實際電壓。 這里需要指出的是，推導過程中沒有利用特殊電路或家用電器的特性，電功和電功率的表達式適用于任何電流，電流不隨時間變化。 簡而言之，這里的W=IUt是電場力所做的功焦耳定律非純電阻公式，消耗的總電能，以及電能轉化的其他形式能量的總和。 21世紀教育網絡的電壓通過導體時，導體會產生熱量，電能轉化為內能。 這就是電壓的熱效應，描述它的定量定律就是焦耳定理。 中學生通常認為W=IUt，而根據歐姆定理，U=IR，所以得出W=I2Rt，電壓做這么多功，放出的熱量為Q=W=I2Rt。 這里有一個錯誤，可以讓中學生思考并找出來。 毛病出在Q=W，怎么看出電壓所做的功全部轉化為內能的增加呢？ 有沒有可能同時變身為其他方式？ 英國
6、中國化學家焦耳經過多年的實驗研究，提出了焦耳定理。 2 焦耳定理電壓發熱效應 (1)焦耳定理內容：電壓通過導體產生的熱量與電壓硬度、導體內阻和通電時間的平方成反比。 表達式：Q=I2Rt 【解釋】：對于純內阻電路（只含有白熾燈、電爐等電熱器的電路），電流所做的功全部用來形成熱，電能轉化為內阻能量，所以電功W等于電熱Q； 此時W=Q=UIt=I2Rt (2)熱功率：單位時間內產生的熱量。 即P=Q/t=I2R 【注】都是電壓和功率的表達，只是數學意義不同。 適用于所有電路，但該公式只適用于純內阻電路，不適用于非純內阻電路（富含電機和電解槽的電路）。對于不純內阻電路中的能量轉換，電能不是既轉化為內能，又轉化為機械能、化學能
7. 可以等。 這時WQ。 即W=Q+E other or P=P heat+P other, UI=I2R+P other 引導中學生分析P56樣題（從能量轉換和守恒開始）再增加兩題如圖圖中（1）電機的效率。 (2) 如果電機因為某種原因卡住，此時電機消耗了多少功率？ 最后通過“思考與討論”加深理解。 注意不適用于非純內阻電路。 (3)小結：對本節內容做一個簡單的小結。 并比較了UIt和I2Rt的區別和聯系，從能量轉換和守恒的角度解釋了純內阻電路和非純內阻電路中電功和電熱的關系。 在純內阻電路中，電能全部轉化為電熱，所以電功W等于電熱Q； 在不純的內阻電路中，一部分電能轉化為電熱，另一部分轉化為其他形式的能量（如機械能、化學能）焦耳定律非純電阻公式，所以電功W小于電熱Q.21世紀教育網（四）鞏固新課： 1.復習課本內容 2.完成P57題和習題：作業2、4，習題1、3、5。建議1證明后，相應的推論應包括在串聯和并聯電路的定律中。 補充練習：如上圖所示為使用直流電機舉起重物的裝置。 重物重量m=50kg。 電源提供恒定電流U=110V，忽略各處的摩擦。 提重物時，電路中電流硬度為I=5A，求電機線圈內阻R（g=10ms2）。 (4)