高二物理焦耳定律.ppt

第五节《焦耳定律》教学目标•（一）知识与技能1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。•（二）过程与方法•通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。•（三）情感、态度与价值观•通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。•【教学重点】•电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。•【教学难点】•电功率和热功率的区别和联系。一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量．Itq则电场力做功即：qUWUItW1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．UItW电流在一段电路上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．在国际单位制中电功的单位是焦（J），常用单位有千瓦时（kW·h）.1kW·h＝3.6×106J2．电功率：单位时间内电流所做的功UItWP（１）一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积．（２）电功率表示电流做功的快慢．（３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．1kW＝103W＝106mW=10-3MW３．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率．几种常见家用电器的额定功率用电路29吋彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）～150300～800100～150800～120040～60二、电功率和热功率1．电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程．电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能；电热器把电能转化为热能．在真空中，电场力对电荷做正功时，减少的电势能转化为电荷的动能；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离子碰撞，把定向移动的功能传给离子，使离子热运动加剧，将电能完全转化为内能．2．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积．RtIQ2焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．３．热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．RItQP2I额=P额/U额=1000/220A≈4.5A例1：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2.电炉的电阻：R=U额2/P额=2202/1000Ω解：1.由P=UI知，电炉正常工作时：=48.4Ω探究实验：给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各1只、导线若干。请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率(电功率）和输出的机械功率。运行情况物理量电压U（V）电流I（A）电阻R（Ω）总功率[电功率]（UI）（W）热功率I2R（W）机械功率UI－I2R（W）转动30.08卡住30.1300.240.1920.0480.30.3030纯电阻电路:电能→内能QI2RtWUIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能→内能+其它形式的能WW-QQUItI2RtI＜U/R说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！＞指某段电路在某段时间内消耗的全部电能!指转化为内能的那部分电能!纯电阻电路:非纯电阻电路:电能→内能电能→内能+其它形式的能QI2RtWUIt=I=U/R电功=电热：W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R电功率=热功率：P=P热=UI=I2R=U2/RMWW-QQUIt＞I2RtI＜U/R电功：W=UIt电热：Q=I2Rt电功率：P=UI热功率：P热=I2R例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．PB．U2/rC．P2r/U2D．P-P2r/U2非纯电阻电路中计算电功率只能用P=UI，热功率只能用P热=I2R3．电功率与热功率（1）区别：电功率是指某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积；热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率．决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积．（2）联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．例题：对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（）RIP2Ａ．RUP2Ｂ．UIPＣ．tWPＤ．解析：电功率计算的普通公式为UItWP用电器有的是纯电阻用电器（例电炉、电烙铁等）有的是非纯电阻用电器（例电动机、电解槽等）．RUI只有是在纯电阻用电器的前提下，才可由改写电功率的表达式．所以，正确选项为C、D．小结：１．电功UItW３．电功率UItWP４．热功率RItQP2２．焦耳热RtIQ2