2020高中物理 第二章 第5节 焦耳定律教案 新人教版选修3-1

2020高中物理 第二章 第5节 焦耳定律教案 新人教版选修3-1

第二章 恒定电流 ‎ 第五节　　焦耳定律（一）‎ ‎【课前准备】‎ ‎【课型】新授课 【课时】2课时 ‎【教学三维目标】‎ ‎（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．‎ ‎4．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热．‎ ‎（二）过程与方法 通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程．‎ ‎（三）情感态度与价值观 通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性 ‎【教学重点难点】‎ 重点：电功和电热的计算 难点：电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别 ‎【教学方法】理论、类比、探究、讨论、分析 ‎【教学过程】‎ ‎【复习引入】‎ ‎【问题】‎ 用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，生活中常用的用电器，其能量的转化情况?‎ ‎【回答】电灯把电能转化为内能和光能；电炉把电能转化为内能；电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能。用电器把电能转化为其他形式能的过程，就是电流做功的过程。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，遵循能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。K]‎ ‎【问题】用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？‎ ‎5 焦耳定律 一、电功和电功率 ‎【展示】‎ ‎【问题】如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I，在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?‎ ‎【回答】在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。‎ ‎【问题】这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，【问题】电场力做了多少功？‎ ‎【回答】在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt ‎【问题】电流做功实质上是怎样的？‎ ‎【回答】电流做功的实质是电路中电场力对定向移动的电荷做功。‎ ‎【过渡】对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W＝qU，在导体中形成电流，且q＝It(在时间间隔t内搬运的电荷量为q，则通过导体截面电荷量为q，I＝q/t)，所以电场力做功W＝qU＝IUt。在这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，简称电功。‎ ‎【问题】电功的定义式用语言如何表述？定义式？‎ ‎【回答】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。‎ 定义式：W=UIT ‎【问题】电功的单位有哪些？‎ ‎【回答】（1）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J.‎ ‎（2）电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h.‎ ‎【问题】1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？‎ ‎【回答】1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。‎ ‎1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J ‎【说明】使用电功的定义式计算时，要注意电压U的单位用V，电流I的单位用A，通电时间t的单位用s，求出的电功W的单位就是J。‎ ‎【问题】在相同的时间里，电流通过不同用电器所做的功一般不同。在相同时间里，电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少，而且还有快慢，如何描述电流做功的快慢呢？‎ ‎【回答】用电功率 ‎【问题】电功率的定义式用语言如何表述？定义式？‎ ‎【回答】单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。‎ 定义式： P＝＝IU(对任何电路都适用)‎ ‎【问题】电功率的单位有哪些？‎ ‎【回答】单位：瓦（W）、千瓦（kW）‎ ‎【说明】电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快，但做功不一定多；电流做功慢，但做功不一定少。‎ ‎【问题】在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分，电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢？‎ ‎【回答】利用P=计算出的功率是时间t内的平均功率。‎ 利用P=IU计算时，若U是某一时刻的电压，I是这一时刻的电流，则P=IU就是该时刻的瞬时功率。‎ ‎【问题】为什么课本没提这一点呢？‎ ‎【点拨】这一章研究的是恒定电流，用电器的构造一定，通过的电流为恒定电流，则用电器两端的电压必是定值，所以U和I的乘积P不随时间变化，也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的，故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了。‎ ‎【说明】利用电功率的公式P=IU计算时，电压U的单位用V，电流I的单位用A，电功率P的单位就是W。‎ ‎【展示】‎ ‎【讲解】额定功率和实际功率 额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。‎ 实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实＝IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。‎ ‎【说明】最后应强调：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W＝IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。‎ ‎【课时小结】‎ 这节课从知识上来说，主要学习了电功、电功率公式，其中电功率律是主要内容。在研究问题时，我们主要运用了能量转化和守恒的方法。能量转化和守恒的方法是研究物理问题的一种重要方法，贯穿在物理知识学习的全过程中。‎ ‎【布置作业】‎ 课本P55，问题与练习1 ,3‎ ‎【板书设计】‎ ‎5　焦耳定律 一电功和电功率 ‎1．电功W 定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。‎ 公式：W＝IUt。‎ 单位：焦耳，简称：焦，符号J。‎ ‎2．电功率P ‎(1)定义：单位时间内电流所做的功。‎ 公式：P＝＝IU 单位：瓦特(W)，1 W＝1 J/s。‎ ‎(2)额定功率和实际功率 额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。‎ 实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实＝IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。‎