高二物理3-1焦耳定律教案(2)
[实验结果]
(1)电机不转时，U=0.50 V，I=0.50 A，
P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 W
P热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W
P电=P热
(2)电机转动时，U=2.0 V，I=0.40 A，
P电=UI=2.0×0.40 W=0.80 W
P热=I2R=0.402×1.0 W=0.16 W
P电>P热
学生：分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。
师生共同活动：总结：
(1)电功率与热功率的区别
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I2和电阻R的乘积。
(2)电功率与热功率的联系
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
教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻。
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。
教师指出：上述实验中，电机转动时，电机消耗的电功率，其中有一部分转化为机械能，有一部分转化为内能，故P电>P热。
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
(四)反思总结、当堂检测
(五)发导学案、布置作业
课后作业：P57 问题与练习2、3、4、5
九、板书设计
1、电功和电功率
(1)定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功.
(2)定义式：W=UIT
2、焦耳定律
(1)定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。
(2)定义式：P热= =I2R
(3)单位：瓦(W)
十、教学反思
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
☆求两点间的电势差
【例1】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110 V的电路上时的功率为20 W
B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160W
D.接在220 V的电路上时的功率为40 W
解析：正确选项为BD。
(法一)由 得灯泡的电阻 Ω=1210Ω
∴电压为110V时， W=10 W
电压为440V时，超过灯炮的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P=0.
(法二)由 。可知R一定时，P∝U2，
∴当U=110V= ，P=P额/4=10 W
说明：灯泡是我们常用的用电器，解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值，指其额定值，即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值，由P额=U额•I额可知，P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。
【例2】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?
解析：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：
电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为
P入=I1U1=0.8×2W=1.6 W
电动机的机械功率
P机=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W
说明：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。①电热Q=I2Rt。②电动机消耗的电能也就是电流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E为其他形式的能，这里是机械能;④对电动机来说，输入的功率P入=IU;发热的功率P热=I2R;输出的功率，即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。
【例3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的，潮差越大，海水流量越大，发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为3.6×107 kW。1980年8月，在浙江江厦建成第一座潮汐电站，装机量为3×103 kW，平均年发电量为1.7×107 kW•h，其规模居世界第二位。
(1) 试根据上文中给出的数据，计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几
小时?
(2)设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6 m，计算每次涨潮时流量是多大?(设潮汐电站的总能量转换效率为50%)
解析：(1)江厦潮汐电站功率为3×103 kW，年发电量为1.07×107 kW•h，由公式W=Pt可算出每天满负荷工作的时间为
s=9.8 h
(2)由文中给出数据及每天涨、落潮的次数可知，平均每次的发电量为
J
因为
所以每次涨潮的平均流量为
m3/次
说明：本题涉及到潮汐这种自然现象，涨潮和落潮时均有水流的机械能转化为电能。
【例4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6Ω，R=10Ω，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?
解析：
(1)设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则
U1=110 V，U2=U-U1=(160-110)V=50 V
通过电动机的电流为I，则I= = A=5 A
(2)输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=110×5 W=550 W
(3)在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=52×0.6 W=15 W
(4)电动机工作1 h所产生的热量Q，Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J
说明：电动机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。
通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。
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
