高中物理 第3章 恒定电流 第3节 焦耳定律学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高中选修3-1物理学案VIP免费

第3节焦耳定律[学习目标]1.知道电功的概念，掌握电功和电功率的计算。(物理观念)2.知道焦耳定律，会根据焦耳定律计算用电器产生的电热。(科学思维)3.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的差别，会结合实际，区分电功和电热。(科学思维)一、电能电功和电功率的比较电功电功率概念电场力对定向移动的自由电荷所做的功单位时间内电流所做的功公式W＝qU＝UItP＝＝UI单位焦耳，符号J瓦特，简称瓦，符号W物理意义描述电能转化为其他形式的能的多少描述电流做功的快慢二、焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比。2．公式：Q＝I2Rt。3．单位：焦耳，简称焦，符号J。三、身边的电热1．电热水器、电饭锅等家用电器是利用了电流的热效应，其电阻丝都是由电阻率较大的材料制成的。2．电焊是在焊接的金属接触面上通过电流，利用接触电阻产生的热量得到适合焊接的高温，从而对接触面进行焊接的一种方法。3．插头和插座之间、电线连接处如果接触不良，都会产生大电阻，容易发热，甚至迸出火花。4．电视机和显示器的后盖有很多孔，计算机的CPU要安装散热片及风扇，都是为了散热。1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)千瓦时(kW·h)是电功的常用单位。1kW·h＝3.6×106J。(√)(2)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。(√)(3)电功率越大，电流做功一定越快。(√)(4)任何电路都有W＝Q，即UIt＝I2Rt。(×)[提示]只有纯电阻电路中W＝Q。2．(多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是()A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解B．电功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适合于任何电路，因此W不一定等于QC．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热D．电功的另一表达式W＝t适用于任何电路AB[任何电路的热功以及焦耳热的求解都可用焦耳定律求解，A正确；B选项中的两个公式均适合于任何电路，但W不一定等于Q，B正确；在非纯电阻电路中的电功一定大于焦耳热，C错误；W＝t只适用于纯电阻电路，D错误。]3．在直流电路中，两个电阻的阻值之比R1∶R2＝2∶1，通过的电流之比I1∶I2＝2∶1，则在相等时间内两个电阻产生的热量之比Q1∶Q2为()A．1∶1B．2∶1C．4∶1D．8∶1D[已知两个电阻的阻值之比是2∶1，通过的电流之比是2∶1，则相等时间内产生的热量之比＝＝×＝，故D正确。]电功和电功率电热和热功率1.对电功的理解(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。(2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。(3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。2．对电功率的理解(1)电功率P＝＝UI对任何电路都适用。(2)额定功率和实际功率①额定功率：用电器正常工作所消耗的功率。②实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率。3．电热和热功率(1)电热的计算公式为Q＝I2Rt。(2)热功率的计算公式为P热＝I2R。4．电功和电热的比较电功电热实质电场力对自由电荷做的功由于电流的热效应，电流通过导体发热计算公式W＝qU＝UItQ＝I2Rt联系与区别纯电阻电路中，电功等于电热，即W＝Q在非纯电阻电路中，电功大于电热，即W>Q电功率与热纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率大于热功功率即P＝UI＝I2R＝率，即UI>I2R【例1】(多选)有一内阻为4.4Ω的直流电动机和一盏标有“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电源两端，灯泡正常发光，则()A．直流电动机消耗的电功率为120WB．直流电动机的发热功率为60WC．直流电动机消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为120W思路点拨：①流过电动机和灯泡的电流相等。②根据公式P＝UI和P＝I2r计算电功率和热功率。CD[“灯泡正常发光”说明灯泡的实际电压为110V，电流I＝A＝A，电动机两端的电压为110V，电动机消耗的电功率为110V×A＝60W，选项A错误，C正确；直流电动机的发热功率为×4.4W＝1.3W，选项B错误；电路消耗的总功率为×220W＝120W，选项D正确。]四个电学公式的适用范围(1)电功W＝UIt＝qU普遍适用。(2)I＝为电流的定义式，普遍适用。(3)I＝只适用于纯电阻电路。(4)电热Q＝I2Rt普遍适...