高二物理课件焦耳定律高二物理课件

5焦耳定律随着家用电器的增多，特别是空调、电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多，据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的，请思考，电流通过导体为什么会发热，产生的热量与电流大小和导线电阻等是什么关系呢？提示：电能转化为热能，关系为Q＝I2Rt.【情景导入】【自主学习】请阅读教材，完成下面问题。1．所谓电流做功，实质上是导体中的________对自由电荷的________在做功．2．电流在一段电路中所做的功等于这段电路__________、电路中的______、__________三者的乘积，即W＝________.3．单位时间内电流所做的功叫做电功率．电流在一段电路上做功的功率P等于________与这段电路____________的乘积，即P＝________.恒定电场静电力两端的电压U电流I通电时间tIUt电流I两端的电压UIU一、电功和电功率1．电功．(1)电功的定义：电场力对电荷做的功，叫做电功．(2)电功的表达式：W＝qU＝UIt即一段电路上的电功就等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积．(3)单位：焦耳，符号为J.2．电功率．(1)定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率．(2)表达式：P＝Wt＝UI.(3)单位：瓦特，符号W.(4)物理意义：表示电流做功的快慢．(5)串联电路中：由P＝I2R知P1R1＝P2R2＝…＝I2，电阻越大，功率越大；并联电路中：由P＝U2/R知P1R1＝P2R2＝…＝U2，电阻越小，功率越大．【巩固练习】一根电阻丝，通过2C电荷量所消耗的电能是8J．若在相同的时间内通过4C的电荷量，该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是()A．4V16JB．8V16JC．4V32JD．8V32J分析：利用W＝qU可求出电压U1，再由I＝qt＝UR可以求出U2，然后利用W＝qU求W2.解析：设电阻丝电阻为R，开始所加电压U1，则W1＝q1U1，即8＝2U1，所以U1＝4V，设后来所加电压为U2，产生的热量为W2，则I2＝q2t＝U2R，又I1＝q1t＝U1R，解得U2＝q2q1U1＝42×4V＝8V，W2＝q2U2＝4×8J＝32J.答案：D1．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中不正确的是()【拓展练习】A．甲灯的实际功率一定总是40WB．将乙灯接入110V电路中，它的额定功率仍为60WC．两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少解析：照明灯泡的铭牌上标记的是额定电压和额定功率，由于灯泡随着电压的升高电流增大，灯丝的电功率将会增大，于是温度升高，灯丝电阻率也随之增大，所以电阻增大．当工作电压不是220V时，灯泡的实际功率不再是额定功率，但额定功率不会随电压变化而变化．答案：A1．电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为________.2．电热Q＝____________，热功率P＝________.3．若电路中有电动机或电解槽，电能除转化为内能外，还转化为________或________，它们之间遵从能量守恒．导体的内能I2RtI2R机械能化学能阅读教材，完成下面问题。【自主学习】实验1：研究电热与电阻关系R1=5ΩR2=10ΩA在电流相同、通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。实验2：研究电热与电流关系I=2I1IAR=5ΩR=5ΩR=5ΩI1在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。二、焦耳定律1．焦耳定律．(1)内容：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比．(2)表达式：Q＝I2Rt.(3)适用范围：Q＝I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流I通过电阻R时产生的热量(电热)．(4)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能．2．热功率．单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率．热功率即电能转化为内能的功率，即P＝Qt＝I2R.3．纯电阻电路和非纯电阻电路．纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器电流、电压、电阻三者的关系遵循欧姆定律I＝U/R不服从欧姆定律，由UIt＝I2Rt＋W，知U＞IR或I＜UR能量转化形式电流做功全部转化为内能：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t电流做功转化为内能和其他形式的能量：电功W＝UIt；电热Q＝I2Rt.W＝Q＋W其他元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽U2R【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。这台电动机每分钟所做的机械功有多少？•思考问题：•①电动机消耗的电功率P电是多少？•②电动机发热的热功率P热是多少？•③根据能量守恒定律，电动机的机械功率与P电、P热的关系如何？解：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的热功率P热，转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律，即P电=P热+P机由焦耳定律，电动机的发热功率为P热=I2R电动机消耗的电功率P电，即电流做功的功率P电=IU因此可的电能转化为机械能的功率，即电动机所做机械功的功率P机=P电-P热=IU-I2R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为W=P机t=（IU-I2R）t=（5×220-52×0.4）×60J=6.54×104J【巩固练习】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，以下结论正确的是()A.P＞IUB.P＝I2(R1＋R2)C.P＝IUD.P＞I2(R1＋R2)CD【拓展练习】微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1Ω，当加在它两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，且能正常工作．求：(1)它的额定输入功率多大？(2)工作时由导线发热损失的功率多大？(3)它的最大输出功率多大？解析：电动机正常工作时是非纯电阻电路，计算只能根据定义式：(1)额定输入功率P额＝UI＝2×0.8W＝1.6W(2)电动机发热功率P热＝I2R＝(0.8)2×1W＝0.64W(3)根据能的转化与守恒，电动机的最大输出功率P出＝P额－P热＝0.96W.答案：(1)1.6W(2)0.64W(3)0.96W1．电热的利用利用电热孵化器孵小鸡用来加热电热器的优点:清洁卫生，没有环境污染，热效率高，还可以方便地控制和调节温度。三、电热的利用和防止很多情况下我们并不希望用电器的温度过高。如：电视机的后盖有很多孔，为了通风散热；电脑运行时要用微型风扇及时散热等等。2．电热的危害【课堂小结】1.复习本节内容2.教材问题与练习1~53.能力提升题（选做题）某一用直流电动机提升重物的装置如图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g取10m／s2）。【作业】谢谢！