2019-2020年高中物理 2.6 焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化教案 教科版選修3-1.doc
《2019-2020年高中物理 2.6 焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化教案 教科版選修3-1.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020年高中物理 2.6 焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化教案 教科版選修3-1.doc(23頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高中物理 2.6 焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化教案 教科版選修3-1 ●課標要求 1.知道焦耳定律. 2.了解焦耳定律在生活和生產(chǎn)中的應用. ●課標解讀 1.了解用電器的作用是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. 2.理解電功、電功率的概念、公式、物理意義.了解實際功率和額定功率. 3.理解焦耳定律,會根據(jù)焦耳定律計算用電器產(chǎn)生的電熱.了解電功和電熱的關(guān)系.了解公式Q=I2Rt(P=I2R)、Q=U2t/R(P=U2/R)的適用條件. 4.知道非純電阻電路中電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,電功大于電熱.能運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題. ●教學地位 本節(jié)知識是本章的重點,也是難點,其中電路中的功率問題分析也是高考命題的熱點. (教師用書獨具) ●新課導入建議 日常生活中,我們經(jīng)常要用到各種家用電器,例如用電熨斗熨衣服、用電熱器燒水、取暖、用電風扇乘涼等.那么電熱器燒水時是電能轉(zhuǎn)化為哪種形式的能?電風扇乘涼時又是電能轉(zhuǎn)化為哪種形式的能?能量轉(zhuǎn)化過程中又有什么規(guī)律呢?帶著這些問題,進入今天的學習. ●教學流程設(shè)計 課前預習安排: 1.看教材2.填寫【課前自主導學】(同學之間可進行討論)步驟1:導入新課,本節(jié)教學地位分析步驟2:老師提問,檢查預習效果(可多提問幾個學生)步驟3:師生互動完成“探究1”互動方式(除例1外可再變換命題角度,補充一個例題以拓展學生思路) 步驟7:師生互動完成“探究3”(方式同完成“探究1”相同)步驟6:師生互動完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同)步驟5:讓學生完成【遷移應用】檢查完成情況并點評步驟4:教師通過例題講解電功能和電熱的區(qū)別 步驟8:完成“探究4”(重在講解規(guī)律方法技巧)步驟9:指導學生完成【當堂雙基達標】,驗證學習情況步驟10:先由學生自己總結(jié)本節(jié)的主要知識,教師點評,安排學生課下完成【課后知能檢測】 課 標 解 讀 重 點 難 點 1.了解用電器的作用是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. 2.理解電功、電功率的概念、公式、物理意義.了解實際功率和額定功率. 3.理解焦耳定律,會根據(jù)焦耳定律計算用電器產(chǎn)生的電熱.了解電功和電熱的關(guān)系.了解公式Q=I2Rt(P=I2R)、Q=U2t/R(P=U2/R)的適用條件. 4.知道非純電阻電路中電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化關(guān)系,電功大于電熱.能運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題. 1.電功的計算.(重點) 2.電熱的計算.(重點) 3.電流做功表達式的推導.(重點) 4.電流做功表達式的推導.(難點) 5.純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別.(難點) 電功 電功率 1.基本知識 (1)電功 ①概念:電場力移動電荷所做的功. ②公式:W=qU=UIt. ③單位:焦耳,符號J. (2)電功率 ①物理意義:表示電流做功快慢的物理量. ②定義:電流所做的功與做這些功所用時間的比值. ③公式:P==IU. ④單位:瓦特,符號W. 2.思考判斷 (1)功率是1千瓦的空調(diào)正常工作一小時所消耗的電功是1 J.() (2)電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程,電流做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(√) (3)用電器的電功率越大,電流做功越多.() 3.探究交流 注意一下家里用電器的銘牌,如果電視機的銘牌上寫著“100 W”,計算一下,電視機多長時間能用一度電? 【提示】 根據(jù)電功與電功率的關(guān)系可以計算,電視機10個小時會用掉一度電. 焦耳定律 熱功率 1.基本知識 (1)焦耳定律 ①內(nèi)容:電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟電阻值成正比,跟通電時間成正比. ②公式:Q=I2Rt. ③單位:J. ④應用:工業(yè)上的電烙鐵電烤箱等;生活中的電暖氣、電爐、電熨斗、電飯鍋等. (2)熱功率 ①概念:電阻通電所產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量所用時間的比值. ②公式:P熱==I2R. 2.思考判斷 (1)電流的熱效應實質(zhì)上是電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(√) (2)根據(jù)電功的公式和歐姆定律可以推導出電熱的公式,因此電功和電熱是完全相同的.() (3)在非純電阻的電路中UI<I2R.() 3.探究交流 為什么說歐姆定律只適用于純電阻電路?在非純電阻電路中U、I、R三者之間又有怎樣的關(guān)系呢? 【提示】 這是因為在純電阻電路中,通過電流做功電能被全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能,即此時電功等于電熱,也就是UIt=I2R t,可見此時歐姆定律I=成立;而在非純電阻電路中電功大于電熱,即UIt>I2Rt,所以此時U、I、R三者之間的關(guān)系為U>IR(I<). 電路中的能量轉(zhuǎn)化 1.基本知識 (1)內(nèi)電路中的能量轉(zhuǎn)化 ①電源:通過各種作用,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,轉(zhuǎn)化功率P=IE. ②內(nèi)阻:通過電流做功將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)阻的內(nèi)能,即P內(nèi)=I2r. (2)外電路上的能量轉(zhuǎn)化:通過電流做功將電源輸出的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即P外=UI. (3)兩者之間的關(guān)系:由能量守恒定律可知P=P內(nèi)+P外,即EI=I2r+UI,進一步化簡可得E=U+Ir,可見閉合電路歐姆定律實質(zhì)上是能量守恒定律在閉合電路中的具體表現(xiàn). 2.思考判斷 (1)電動機是非純電阻用電器,所以在任何情況下,都不能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.() (2)在使用電源時,絕對不可以讓電源短路,以免造成電源的損壞,甚至引起火災.(√) 3.探究交流 同學們想一下,以下幾個組合在純電阻電路和非純電阻電路中分別表示什么意義? (1)qU (2)UIt (3)I2Rt (4)t 【提示】 在純電阻電路中以上幾個公式既可以求電功,也可以求電熱,即此時W=Q=qU=UIt=I2Rt=t.而在非純電阻電路中求電功只能用(1)(2),求電熱只能用(3),t既不能求電功也不能求電熱. 電功和電熱的區(qū)別 【問題導思】 1.電動機和電爐分別接入電路中,都能用歐姆定律計算電流嗎? 2.電冰箱工作時,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能嗎? 3.電功和電熱在什么情況下是相等的? 1.兩種電路的比較 兩種電路 比較內(nèi)容 純電阻電路 非純電阻電路 元件特點 電路中只有電阻元件,只能把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器 歐姆定律 服從歐姆定律I= 不服從歐姆定律:U>IR或I< 能量轉(zhuǎn)化 電流做功電能全部轉(zhuǎn)化為電熱 電流做功電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能 元件舉例 電阻、電爐絲、白熾燈等 電動機、電解槽等 2.電功與電熱 W=UItQ=I2Rt 公式關(guān)系―→UIt=I2Rt或UI=I2R U=IR 擴展關(guān)系―→UIt=I2Rt=t或UI=I2R= W=UItQ=I2Rt其他形式的能 公式關(guān)系―→UIt>I2Rt U>IR或UI>I2R 不管是純電阻電路還是非純電阻電路,計算電功時都用W=UIt,功率都用P=UI,熱量都用Q=I2Rt,熱功率都用P=I2R,若用變形式時,就要考慮是否是純電阻電路. 如圖2-6-1所示,為電動機提升重物的裝置,電動機線圈電阻為r=1 Ω,電動機的輸入電壓為U=5 V,電路中的電流為I=1 A,物體A重20 N,不計摩擦力,求: 圖2-6-1 (1)電動機線圈電阻上消耗的熱功率是多少? (2)電動機輸入功率和輸出功率各是多少? (3)10 s內(nèi),可以把重物A勻速提升多高? (4)這臺電動機的機械效率是多少? 【導析】 電流經(jīng)過電動機,一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,Q=I2Rt;一部分電能轉(zhuǎn)化為機械能,E機=mgh. 【解析】 (1)根據(jù)焦耳定律,熱功率為: PQ=I2r=121 W=1 W. (2)輸入功率等于輸入電流與電動機兩端電壓的乘積 P入=IU=15 W=5 W 輸出功率等于輸入功率減去發(fā)熱消耗的功率 P出=P入-PQ=5 W-1 W=4 W. (3)電動機輸出的功率用來提升重物轉(zhuǎn)化為機械功率,在10 s內(nèi)P出t=mgh,解得 h=P出t/mg= m=2 m. (4)機械效率η=P出/P入=80%. 【答案】 (1)1 W (2)5 W 4 W (3)2 m (4)80% 電動機電路的分析與計算 并不是所有含有電動機的電路都是非純電阻電路,要注意區(qū)分電動機正常工作和被卡住兩種情況. 1.當電動機正常工作時,要注意分清電功和電熱的關(guān)系,電動機消耗的電能也就是電流做的功W=UIt,電動機產(chǎn)生的內(nèi)能必須用Q=I2Rt來求,另外,還要注意能量守恒定律的應用即W=Q+E(E為其他形式的能)或P入=P機+P熱,其中,P入=UI,P熱=I2R,P機為機械功率. 2.當電動機被卡住時,電動機消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為電動機產(chǎn)生的內(nèi)能,W=Q,即UIt=I2Rt. 1.電動玩具汽車的直流電動機電阻一定,當加上0.3 V電壓時,通過的電流為0.3 A,此時電動機沒有轉(zhuǎn)動.當加上3 V電壓時,電流為1 A,這時候電動機正常工作,求電動機正常工作時,產(chǎn)生的機械功率和發(fā)熱功率. 【解析】 當加上0.3 V電壓時電動機不轉(zhuǎn)動,它消耗的電能全部用來發(fā)熱,此時的電動機可以看做純電阻,可以用歐姆定律計算它的電阻R=U1/I1=0.3/0.3 Ω=1 Ω 當加上3 V電壓時,電流為1 A,顯然不符合歐姆定律,消耗的電能一部分發(fā)熱,一部分轉(zhuǎn)化為機械能,此時電路為非純電阻電路. 消耗的電功率為:P=IU=3 W 發(fā)熱功率P熱=I2R=1 W 根據(jù)能量關(guān)系,產(chǎn)生的機械功率為:P機=P-P熱=2 W. 【答案】 2 W 1 W 串、并聯(lián)電路中電功率的分析與計算 【問題導思】 1.串聯(lián)電路中阻值越大的電阻消耗的功率越大嗎?并聯(lián)電路中阻值越小的電阻消耗的功率越小嗎? 2.“220 V 40 W”與“220 V 60 W”的兩盞燈接在電壓為220 V的電路中,如何連接才能使兩盞燈都正常發(fā)光?電路中消耗的總功率與兩盞燈各自消耗的功率有什么關(guān)系呢? 1.串聯(lián)電路 功率關(guān)系 2.并聯(lián)電路 功率關(guān)系 3.結(jié)論 無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,電路消耗的總功率均等于各電阻消耗的功率之和. 1.求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題,比例法求解會使問題簡化,但一定要確定是正比還是反比關(guān)系. 2.當分析用電器的功率問題時,一定要注意用電器的安全,即不要超過用電器的額定電壓、額定電流. 給定兩只標有“110 V 40 W”的燈泡L1和標有“110 V 100 W”的燈泡L2及一只最大阻值為500 Ω的滑動變阻器R,將它們接在220 V的電路中,在如圖所示的幾種接法中,最合理的是( ) A B C D 【解析】 L1(110 V 40 W)和L2(110 V 100 W)的額定電壓相同,由P=可知R1>R2,由串、并聯(lián)電路電流、電壓特點可知A、D中L1、L2一定不會同時正常發(fā)光,雖然B、C能使L1、L2同時正常發(fā)光,但B中P總=2(P1+P2),C中P總=2P2,故C正確. 【答案】 C 最合理的電燈電路的分析判斷方法 最合理的電燈電路就是能使燈泡正常發(fā)光且電路消耗功率最小,解答此類問題的思路分兩步: 1.先分清哪個電路的燈泡能夠正常發(fā)光,可以從電流、電壓、電功率中任選一個量達到其額定值,其他兩個也達到額定值的方面分析. 2.確定了正常發(fā)光后,再比較哪一個電路的實際功率小,可以用定量計算的方法比較哪個電路的總電流小,也可以用定性分析的方法. 2.如圖2-6-2所示電路中,R1、R2都是“4 W、100 Ω”的電阻,R3是“1 W、100 Ω”的電阻,則A、B間允許消耗的最大功率是( ) 圖2-6-2 A.1.5 W B.9 W C.8 W D. W 【解析】 由P=得:U1=U2==20 V U3==10 V,故AB間所加電壓最大值為U3=10 V,P3=1 W,P′2=P′3==0.25 W P總=P3+P′1+P′2=1.5 W,A正確. 【答案】 A 閉合電路中的功率和效率 【問題導思】 1.外電路的電阻越大,電源的輸出功率越大嗎? 2.電源的輸出功率越大,電源的效率越高嗎? 3.外電路的電阻越大,電源的總功率越大嗎? 1.各部分功率關(guān)系分析 由EIt=I2Rt+I2rt知 EI=I2R+I2r 2.輸出功率隨外電阻R的變化規(guī)律 (1)電源的輸出功率:P出=UI==(外電路為純電阻電路) 圖2-6-3 (2)P輸出-R圖像:以縱軸表示輸出功率,以橫軸表示外電阻,建立坐標系,則P出隨外電阻R變化的圖像如圖2-6-3所示. (3)幾個結(jié)論 ①當R=r時,電源的輸出功率最大Pm=. ②當R- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019-2020年高中物理 2.6 焦耳定律-電路中的能量轉(zhuǎn)化教案 教科版選修3-1 2019 2020 年高 物理 焦耳 定律 電路 中的 能量 轉(zhuǎn)化 教案 教科版 選修
鏈接地址:http://kudomayuko.com/p-2598025.html