滬科版物理高二上9-B《電功電功率》教案(二)

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1、 2019 最新滬科版物理高二上 9-B《電功 電功率》教案 (2) 電功和電功率教學(xué)教案 （一）知識目標(biāo) 1、知道電功是指電場力對自由電荷所做的功 , 做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程。 2、理解電功、電功率的概念及表達(dá)式的物理意義并能用電功的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 3、了解額定電壓、額定功率、實(shí)際功率的意義。 4、知道電功率、熱功率的聯(lián)系和區(qū)別． （二）能力目標(biāo) 1、通過燈泡工作功率的演示 , 培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和利用實(shí)驗(yàn)分析和處理實(shí)際問題的能 力。 （三）情感目標(biāo) 1、通過

2、演示實(shí)驗(yàn) , 加強(qiáng)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的重視 , 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。 2、通過電能和其他能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律的講解進(jìn)一步滲透辨論唯物主義觀點(diǎn)的教育和節(jié)約能源勤儉節(jié)約的優(yōu)良傳統(tǒng)。 3、通過燈泡實(shí)際功率的演示 , 對學(xué)生進(jìn)行安全意識教育。 教學(xué)設(shè)計(jì)方案 電功、電功率 一、教學(xué)目標(biāo) 1、理解電功、電功率的概念 , 公式的物理意義。 2、了解實(shí)際功率和額定功率。 3、了解電功和電熱的關(guān)系。 4、了解公式 （ ）和 （ ）的適用條件。 5、知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系 , 電功大于電熱。 6、能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守

3、恒的觀點(diǎn)解決簡單的含電動機(jī)的非純電阻電路問題。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1、教學(xué)重點(diǎn)在于區(qū)別并掌握電功和電熱的計(jì)算。 2、難點(diǎn)主要在學(xué)生對電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認(rèn)識 , 接受起來比較困難。 三、主要教學(xué)過程 （－）提出問題 , 引入新課 1、通過前面的學(xué)習(xí) , 可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動 , 電場力對定向移動的電荷做功嗎？（做功 , 而且做正功） 2、電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化 , 電能轉(zhuǎn)化為其他形式能 , 舉出一些大家熟悉的例 子。 電能→機(jī)械能 , 如電動機(jī)。 電能→內(nèi)能 , 如電熱器。 電能→化學(xué)能

4、, 如電解槽。 本節(jié)課將重點(diǎn)研究電路中的能量問題。 （二）教學(xué)過程設(shè)計(jì) 1 / 5 1、電功 （ 1）定義：電路中電場力對走向移動的電荷所做的功, 簡稱電功 , 通常也說成是電流 的功。 （ 2）實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。 上一章里學(xué)過電場力對電荷的功 , 若電荷 在電場力作用下從 A 搬至 B,AB 兩點(diǎn)間電 勢差為 , 則電場力做功 。 對于一段導(dǎo)體而言 , 兩端電勢差為 , 把電荷 從一端搬至另一端 , 電場力的功 , 在導(dǎo)體中

5、形成電流 , 且 , （在時(shí)間間隔 內(nèi)搬運(yùn)的電量為 , 則通過導(dǎo)體截面電流為 , ） , 所以 。這就是電路中電場力做功即電功的表達(dá)式。 （ 3）表達(dá)式：說明： ①表達(dá)式的物理意義：電流在一段電路上的功 , 跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。 ②適用條件： 、 不隨時(shí)間變化——恒定電流。 （ 4）單位：電流單位用安培（ A） , 電壓單位用伏（ V） , 時(shí)間單位用秒（ S） , 則電功的單位是焦耳（ J）。 （ 5）電功率 ①表達(dá)式： 物理意義：一段電路上功率 , 跟這段電路兩端電壓和電路中電流強(qiáng)度成正比。 ②單位：功的

6、單位用焦耳（ J） , 時(shí)間單位用秒（ s） , 功率單位為瓦特（ W）。 1W=1J／ s 這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說明：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì) , 電功和電功率的 表達(dá)式對任何電壓、電流不隨時(shí)間變化的電路都適用。再者 , 這里 是電場力做功 , 是消耗的總電能 , 也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和。 電流在通過導(dǎo)體時(shí) , 導(dǎo)體要發(fā)熱 , 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng) , 描述它的定 量規(guī)律是焦耳定律。 學(xué)生一般認(rèn)為 , , 又由歐姆定律 , , 所以得出 , 電流做這么 多功 , 放出熱量 。這里有一個(gè)錯(cuò)誤 , 可讓學(xué)生思考

7、并找出來。 錯(cuò)在 , 何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無可能同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形 式能？ 英國物理學(xué)家焦耳 , 經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律。 2、焦耳定律——電流熱效應(yīng) （ 1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量 , 跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正 比。 （ 2）表達(dá)式： 對于導(dǎo)體而言 , 根據(jù)歐姆定律 , , 所以 , 電流做 功完全用來生熱 , 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 2 / 5 （ 3）說明：焦耳定律表明 , 純電阻電路中電流做功完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 , 同時(shí) , 有電阻的電

8、 路中電流做功會引起內(nèi)能的增加 , 且電熱 。 （ 4）簡單介紹產(chǎn)生焦耳熱的原因： 金屬中自由電子在電場力作用下定向移動 , 由于電場做功 , 電子動能增加 , 但不斷地與 晶格（原子核點(diǎn)陣）碰撞 , 不斷把能量傳給晶格 , 使晶格中各粒子在平衡位置附近的熱運(yùn)動 加劇 , 從而溫度升高。 （ 5）純電阻電路中的電功和電功率 ①電功 , 對所有電路中電阻的生熱都適用。 結(jié)合純電阻電路歐姆定律 , ②電功率 , 對所有電路中電阻的電熱功率都適用。 結(jié)合純電阻電路歐姆定律 3、非純電阻電路中的電功和電功率（以含電動機(jī)電路為例）

9、非純電阻電路中 , 電能與其他形式能轉(zhuǎn)化的關(guān)系非常關(guān)鍵。以電動機(jī)為例 , 電動機(jī)電路 如圖所示 , 電動機(jī)兩端電壓為 , 通過電動機(jī)電流為 , 電動機(jī)線圈電阻為 , 則電流做功 或電動機(jī)消耗的總電能為 , 電動機(jī)線圈電阻生熱 , 電動機(jī)還對外做功 , 把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 , 是電動機(jī)輸出的機(jī)械能。 考慮每秒鐘內(nèi)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 , 即功率 , 只要令上述各式中 =1s 即可 , 可得總功率 , 電熱功率 , 輸出功率 , 三者關(guān)系是 。 4、額定功率和實(shí)際功率 為了使用電器安全、正常地工作 , 對用電器工作電壓和功率都有規(guī)定數(shù)值。 （ 1）額定功率：

10、用電器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓 , 在這個(gè)電壓下消耗的功率稱額定功率。 一般說來 , 用電器電壓不能超過額定電壓 , 但電壓低于額定電壓時(shí) , 用電器功率不是額定功率 , 而是實(shí)際功率。 （ 2）實(shí)際功率,、 分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電 流。 （三）復(fù)習(xí)鞏固 : 某一用直流電動機(jī)提升重物的裝置如上圖所示 , 重物質(zhì)量 kg, 電 源提供恒定電壓 , 不計(jì)各處摩擦 , 當(dāng)電動機(jī)以 的恒定速度向上提升 重物時(shí) , 電路中電流強(qiáng)度 =5A, 求電動機(jī)線圈電阻 （ ）（ 4Ω ） 擴(kuò)展資料 熒光燈比白熾燈省電 熒光燈 ,

11、其管壁上涂有熒光物質(zhì) , 管內(nèi)裝了一些氛和水銀蒸汽 , 當(dāng)電流通過時(shí) , 這些氣體 就發(fā)出了看不見的紫外線 , 紫外線射到熒光粉上就發(fā)出光。日光燈也是一種熒光燈 , 其溫度 大約僅 40℃到 50℃, 而白熾燈需要電流把燈絲加熱到 2500℃左右才發(fā)光其中大約只有 7％ － 8％的能量變成可見光。由此可見, 熒光燈耗電比白熾燈少 , 另外發(fā)光的效率約是白熾燈的 4 倍。 探究活動 1、調(diào)查電路設(shè)計(jì)中采用了那些方法來減小導(dǎo)線上的電能損耗。 2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：驗(yàn)證 典型例題 對于純電阻電路電功率公式的靈活運(yùn)用 3 /

12、5 例 1 為了使電爐消耗的電功率減小到原來的一半 , 應(yīng)采取下列哪些措施．（ ） A、保持電阻不變 , 使電流減半 B、保持電阻不變 , 使電壓減半 C、保持電爐兩端電壓不變 , 使其電阻減半 D、使電壓和電阻備減半 分析解答：電爐是純電阻電器 , 電功率可表示為： 電阻一定時(shí) , 使電流減半 , 由 知, 電功率減為原來的 1/4, 可見 A 錯(cuò)；同理 , 使 電壓減半 , 由 知 , 電功率也為原來的 1/4, 故 B 錯(cuò)． 當(dāng)電壓不變 , 電阻減半時(shí) , 由 知 , 電功率變

13、為原來的 2 倍, 可見 C錯(cuò)． 由 知 , 當(dāng) 和 各減半時(shí) , 電功率變?yōu)樵瓉淼?1/2, 可見 D 正確． 答：正確答案為 D． 注意：本題中 , 當(dāng)電阻不變 , 電壓減半時(shí) , 由 知 , 通過電爐的電流也減半；當(dāng)電 阻不變 , 電流減半時(shí) , 由 知, 加在電爐兩端的電壓也減半．根據(jù) 知 ,A 、 B 均錯(cuò) 誤． 關(guān)于用電器正常工作時(shí)的有關(guān)物理量的求解 例 2 燈 與電動機(jī) D并聯(lián) , 燈 上標(biāo)有 200W字樣 , 電動機(jī) D 上標(biāo)有 2000W字樣 , 當(dāng)電源兩端 A、B 加上 220V 電壓時(shí) , 燈和電動機(jī)均

14、正常工作 , 求：電燈正常工作時(shí)的電阻． 分析解答：因?yàn)殡姛羰羌冸娮栌秒娖?, 所以電燈正常工作時(shí)的功率可表示為 , 燈正常工作時(shí) =200W,根據(jù) 知 , 只要求出燈正常工作時(shí)的 電流 , 即可求出電燈正常工作時(shí)的電阻．對電路所有用電器 , 利用 可求得電路中的 電流強(qiáng)度． 整個(gè)電路用電器正常工作的總功率為： , 由于電壓 =220V． 根據(jù) 得 , 電路中的電流強(qiáng)度 對燈 由 得燈正常工作時(shí)的電阻 即燈正常工作時(shí)的電阻為 。 遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓 例 3 問題：遠(yuǎn)距離輸電為什么必須采用高壓？

15、 4 / 5 分析解答：設(shè)施送的電功率為 且保持不變 , 輸送電壓為 , 輸電導(dǎo)線的總電阻為 ．不管輸電線路末端有何種用電器 , 總成立 , 所以 , 由 可得輸電線上的電 流強(qiáng)度 , 由于電流的熱效應(yīng) , 在輸電導(dǎo)線上發(fā)熱損耗的功率為 當(dāng) 、 一定時(shí) , 越大 , 越小 , 故為減小輸電線上的熱損耗 , 必須采用高壓輸 電． 5 / 5