高中物理 5焦耳定律改动导学案 新人教版选修3-1VIP免费

五．焦耳定律[要点导学]1．电功：（1）定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功的过程就是______能转化为_______能的过程。（2）计算公式：WUIt。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。电功的单位是焦耳，简称焦，符号是（J）。2．电功率：（1）定义：单位时间内电流所做的功。表示电流做功_______。（2）计算公式：WPUIt一段电路上的电功率P等于这端电路两端的电压U和电路中的电流I的乘积。电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是（W）。3焦耳定律：（1）定义：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。（2）计算公式：Q=I2Rt。焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。4．电功与电热的区别（1）区别：电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，所以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，P=IU总是成立的。电热是电路中的热现象（电流的热效应），是电能转化的一部分，焦耳定律Q=I2Rt是专门计算电热的实验定律，用Q=I2Rt来计算电热，不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都是适用的。（2）联系：①在纯电阻电路中，电功与电热相等，电能的减少全部转化为内能，此时有：WtRURtIIUt22PRURIIU22②在非纯电阻电路中，电功大于电热，电能的减少量等于转化为内能的部分+转化为其它形式的能的部分，即：W=IUt=I2Rt+E其它P=UI>I2R因此P=IU是计算电功的唯一形式，P=I2R是计算电热功率的唯一形式，而RU2在此没有任何实际意义（除非U是专指R两端的电压）5．额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标的功率是额定功率，反映用电器本身消耗电能快慢（或转化电能快慢）的上限。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时的实际功率才等于额定功率。[范例精析]例1：将标有“220V，100W”和“220V，25W”字样的两个灯泡A和B串联后接入电路，为使两个灯泡都能安全使用，电路两端所加电压的最高值是多少？这时两灯的实际功率之和是多少？解析由2UPR得两灯泡的电阻值分别为用心爱心专心122220484100AAAURP22220193625BBBURP由P=IU得两灯泡一额定电流分别为100522011AAAPIU（A）25522044BBBPIU（A）因为串联两灯的电流强度相等，所以为了安全使用，电路中的实际电流应等于两灯中最小的额定电流，即有：544BII实（A）所以max5()(4841936)27544ABUIRR实（V）22max5()()(4841936)31.2544ABPIRR实（W）拓展求解用电器串联且要求均能安全使用的问题时，应把额定电流最小的用电器的额定电流作为实际电流进行计算。例2．电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3V电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机没有转动。当加上3V电压时，电流为1A，这时候电动机正常工作。求电动机正常工作时，产生的机械功率和发热功率。解析当加上0.3V电压时电动机不转动，它消耗的电能全部用来发热，此时的电动机可以看作纯电阻，可以用欧姆定律计算它的电阻R=U1/I1=0.3/0.3=1Ω当加上3V电压时，电流为1A，显然不符合欧姆定律，消耗的电能一部分发热，一部分转化为了机械能,此时电路为非纯电阻电路。消耗的电功率为：P=IU=1×3=3w发热功率P热=I2R=12×1=1w根据能量关系，产生的机械功率为：P机=P-P热=3-1=2w拓展解决此类问题，关键是要弄清电路消耗的电能转化为什么能，确定欧姆定律是否适用，分清电功和电热，搞清楚它们的关系，确定选用相应的公式，切忌生搬硬套公式。又如：如图12—5—1所示，用直流电动机来提升重物，重物的质量是50kg，电源提供的电压等于110V，不计各处的摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度是5A，则电动机线圈的内阻是多大？g取10m/s2参考答案：4Ω[能力训练]1．一只普通的家用照明白炽灯泡正常发光时，通过它的电流值与下列哪一数值较为接用心爱心专心2mU电动机图12—5—1近（）A．20AB.2AC.0.2AD.0.02A2．关于三个公式①P=IU；②P=I2R；③P=U2/R,下列说法正确的是()A.公式①适用于任何电路的电热功率计算B.公式②适用于任何电路的电热功...