焦耳定律
【典型例题】
【例1】将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是（ D ）
A 、 若A 灯中的电流比
B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮
B 、若A 灯两端的电压比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮
C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮
D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮
【解析】白炽灯是利用电流的热效应工作的，而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，只有通过灯泡的电流大，灯泡两端的电压大，不能得到灯泡实际功率大这一结论，电做功多，同样不能确认实际功率大。
【答案】D
【例2】额定电压为220V 的电动机的线圈电阻为0.8Ω，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J ，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？
【解析】电动机电路为非纯电阻电路，输出电动机的电功率，一方面转化为机械功率输出，另一方面转化为线圈电阻的发热功率，正常工作时，通过线圈的电流即为正常工作电流，由焦耳定律Q= I 2
Rt 得
1280=I 2×0.8×1
解得I=40A
由能量转化和守恒得P 输入=P 机+P 热
P 机=UI-I 2R=8800-1280=7520J
【例3】某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V 的电动机带动下以0.4m/s 的恒定速度向斜上方运动。电动机的最大输出功率为4.9kW ，不载人时测得电动机中的电流为5A ，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少？（设人的平均质量为60kg ，g ＝10m/s 2）
【解析】因为电动机有最大输出功率，这就决定了自动扶梯载人也有最大限额。从功率关系来看，电动机的输出功率，⑴提供扶梯自身运动所需功率；⑵转化为扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率。
设：可同时乘载的最多人数为n 人，此时电动机处于最大输出功率状态，扶梯本身向上运动所需功率为：P 1＝IU ＝5×380W ＝1900W ＝1.9kW
电动机的最大输出功率为P ，n 个人以恒定速率v ＝0.4m/s 随扶梯向上运动所需功率为：P 2＝P －P 1＝（4.9－1.9）kW ＝3.0kW 所以，载人的最多人数是：25214.01060100.3sin 32=????==θmgv P n 个
注意：扶梯对人的支持力竖直向上，而人的运动方向与水平面有一夹角θ，故克服重力的功率为
θ
P=，而不是mgv
P=
sin
mgv
【基础练习】
一、选择题：
1、在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器：（）
A、电扇和电吹风
B、白炽灯、电烙铁和电热毯
C、洗衣机和电冰箱
D、电解槽
2、关于电功，下列说法中正确的有：（）
A、电功的实质是电场力所做的功
B、电功是电能转化为其他形式能量的量度
C、电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大
D、电流通过电动机时的电功率和热功率相等
3、在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是（）
A、在任何电路中，电功UIt=I2Rt
B、在任何电路中，电功为UIt，电热为I2Rt
C、在纯电阻电路中，UIt=I2Rt
D、在非纯电阻电路中，UIt≥I2Rt
4、若A灯标有“220V 60W”，B灯标有“220V 100W”，把两灯接入电路中，下列说法中正确的是（）
A、当通过两灯的电流相等时，A灯比B灯亮
B、当通过两灯的电流相等时，B灯比A灯亮
C、当加在两灯的电压相等时，A灯比B灯亮
D、当加在两灯的电压相等时，B灯比A灯亮
5、为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是（）
A、使通过它的电流减半
B、使两端的电压减半
C、使电炉的电阻减半
D、使它两端的电压和电阻均减半
6、有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡把灯丝接通，再接入电源后，所发生的现象及其原因是（）
A、灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据P=I2R，电灯变亮
B、灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据P=I2R，电灯变暗
C、灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据P=U2/R，电灯变亮
D、灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P= U2/R，电灯变暗
二、填空题：
7、一个电阻为20Ω的导体，当它每通过3C电量时，电流做功18J，那么此导体两端所加电压为 V，通过3C电量的时间为 s。
8、有一电风扇标有“220V 55W”，若电风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时，电源供给的电功率是 W，转化为风的电功率是 W，电动机的发热功率是 W。
9、设通过某电阻R的电流为I，则对应每一个定向通过R的电子（电荷量为e）,电场力所做的功为。
三、计算题：
10、某滑动变阻器上标有“20Ω、0.2A”的字样，现将固定端A和滑
动端P接在3V的电源上，并保持电压不变，如图所示。在P由B端向
A端移动的过程中，AP端电阻允许消耗的最大功率是多少？这时AP
段的电阻多大？
11、一个标有“110V、10W”的灯泡，求：
⑴它的电阻；
⑵正常工作时的电流；
⑶如果接在100V的电路中实际功率多大？
⑷接在220V电压的电路中，它的实际功率多大？会发生什么现象？
12、一台直流电动机的额定电压为U＝110V，电枢的电阻R＝0.5Ω，当它正常工作时通过的电流I=20A，若电动机正常运转时间t＝1分钟。求：
⑴电流所做的功；
⑵电枢上产生的热量；
⑶电动机输出的机械能。
【能力提升】
1、在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，那么关于电功和电热的关系错误的是（）
A、在任何电路中，电功IUt等于电热I2Rt
B、在任何电路中，电功为IUt，电热为I2Rt
C、在纯电阻电路中，IUt=I2Rt
D、在非纯电阻电路中，IUt＞I2Rt
2、将一根电阻丝接在某恒定电压的电源两端，电流做功的功率为P。若将金属丝均匀的拉长为原来的两倍后再接入原来的电路中，则它的功率为：（）
A、4P
B、0.25P
C、16P
D、0.125P
3、在电阻器上除了标明电阻值，还标明额定功率，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会烧坏，现有一个“100Ω 4W”的电阻器，允许加在这个电阻器上的最大电压为U= V。允许通过这个电阻器的最大电流为I= A。当电阻器两端的电压为16V时，它消耗的功率为P= W。
4、如图所示的电路中，电阻R=10Ω，电动机M的线圈电阻r=1Ω,
加在电路两端的电压U=100V，已知电流表的读数为30A，则通过电
动机线圈的电流强度为多少？通电1min，电流对电动机M做的功多
少？
答案
【基础练习】
一、选择题：
1、B
2、AB
3、BC
4、AD
5、D
6、C
二、填空题：
7、6 10 8、55 54.5 0.5 9、eIR
三、计算题：
10、0.6W 15Ω 11、1210Ω 0.09A 8.3W 40W 灯丝立即烧断 12、1.32×105J 1.2×104J 1.2×105J
【能力提升】
1、A
2、B
3、20 0.2 2.56
4、20 1.2×105J
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能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。 —— 李政道 1 第二章、恒定电流 第五节、焦耳定律（1课时） 一、教学目标 （一）知识与技能 1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。 2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I 2Rt （P=I 2R ）、Q=U 2t/R （P=U 2/R ）的适应条件。 3．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。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （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。 三、重点与难点： 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用 。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律
能正确地提出问题就是迈出了创新的第一步。 —— 李政道 2 1．电功和电功率 （1）．电功 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。用W 表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。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，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。 【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q 在电场力作用下从A 搬至B ，AB 两点间电势差为U AB ，则电场力做功W=qU AB 。 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 内搬运的电量为q ，则通过导体截面电量为q ，I=q/t ），所以W=qU=IUt 。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两 端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ②适用条件：I 、U 不随时间变化——恒定电流。 单位：焦耳（J ）。1J=1V ·A ·s （2）电功率 ①定义：单位时间内电流所做的功 ②表达式：P=W/t=UI （对任何电路都适用）② 上式表明：电流在一段电路上做功的功率P ，和等于电流I 跟这段电路两端电压U 的乘积。 ③单位：为瓦特（W ）。1W=1J/s ④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。 这里应强调说明：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
高二物理焦耳定律教案文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
焦耳定律【教学目标】 （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。 （二）过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、推理能力。 （三）情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步掌握能量守恒定律的普遍性。 【教学重点】 电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。 【教学难点】 电功率和热功率的区别和联系。 【教学过程】 （一）复习 1.串并联电路的性质。 2.电流表的改装。 （二）进行新课
1、电功和电功率 教师：请同学们思考下列问题 （1）电场力的功的定义式是什么 （2）电流的定义式是什么 学生：（1）电场力的功的定义式W=qU q （2）电流的定义式I= t 教师：投影教材图（如图所示） 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是多少学生：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。 教师：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，电场力做了多少功 学生：在这一过程中，电场力做的功W=qU=IUt 教师：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。 电功： （1）定义：在一段电路中电场力所做的功，就是电流所做的功，简称电功. （2）定义式：W=UIT 教师：电功的定义式用语言如何表述
2.5、焦耳定律（1课时） 一、教学目标 （一）知识与技能 1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。 2．了解电功和电热的关系。了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。 3．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。 4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 （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。 三、重点与难点： 重点：区别并掌握电功和电热的计算。 难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 四、教学过程： （一）复习上课时内容 要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。 提出问题，引入新课 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）新课讲解-----第五节、焦耳定律 1．电功和电功率 （1）．电功 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。用W表示。 实质：是能量守恒定律在电路中的体现。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，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。 在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。 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内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。
§5焦耳定律 【典型例题】 【例1】将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是（ D ） A 、 若A 灯中的电流比 B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 B 、若A 灯两端的电压比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮 D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 【解析】白炽灯是利用电流的热效应工作的，而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率，只有通过灯泡的电流大，灯泡两端的电压大，不能得到灯泡实际功率大这一结论，电流做功多，同样不能确认实际功率大。 【答案】D 【例2】额定电压为220V 的电动机的线圈电阻为0.8Ω，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J ，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？ 【解析】电动机电路为非纯电阻电路，输出电动机的电功率，一方面转化为机械功率输出，另一方面转化为线圈电阻的发热功率，正常工作时，通过线圈的电流即为正常工作电流，由焦耳定律Q= I 2Rt 得 1280=I 2×0.8×1 解得I=40A 由能量转化和守恒得P 输入=P 机+P 热 P 机=UI-I 2R=8800-1280=7520J 【例3】某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V 的电动机带动下以0.4m/s 的恒定速度向斜上方运动。电动机的最大输出功率为4.9kW ，不载人时测得电动机中的电流为5A ，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少？（设人的平均质量为60kg ，g ＝10m/s 2） 【解析】因为电动机有最大输出功率，这就决定了自动扶梯载人也有最大限额。从功率关系来看，电动机的输出功率，⑴提供扶梯自身运动所需功率；⑵转化为扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率。 设：可同时乘载的最多人数为n 人，此时电动机处于最大输出功率状态，扶梯本身向上运动所需功率为：P 1＝IU ＝5×380W ＝1900W ＝1.9kW 电动机的最大输出功率为P ，n 个人以恒定速率v ＝0.4m/s 随扶梯向上运动所需功率为：P 2＝P －P 1＝（4.9－1.9）kW ＝3.0kW 所以，载人的最多人数是：25214.01060100.3sin 32=????==θm gv P n 个 注意：扶梯对人的支持力竖直向上，而人的运动方向与水平面有一夹角θ，故克服重力的功率为θsin mgv P =，而不是mgv P = 【基础练习】 一、选择题： 1、在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器：（ ） A 、电扇和电吹风 B 、白炽灯、电烙铁和电热毯 C 、洗衣机和电冰箱 D 、电解槽
（精心整理，诚意制作） 1．下列关于电功率的说法中，正确的是( ) A．用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关 B．用电器的实际功率取决于用电器的额定功率 C．白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率 D．电功率越小，则电流做功越少 解析：选C.用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和电压无关，故A错C对；而用电器实际功率是多大，是由加在它两端的电压和通过的电流决定的，故B错；电流做功的多少不仅与 功率的大小有关，还与时间有关，故D错． 2．(20xx年江苏常州高二检测)下列关于电功W和电热Q的说法正确的是( ) A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中才成立 解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，B对，A、C、D错． 3．有四盏灯，接入如图2－5－7所示的电路中．L1和L2都标有“220 V 100 W”，L3和L4都标有“220 V 40 W”．把电路接通后，最暗的灯将是( ) 图2－5－7 A．L1B．L2 C．L3D．L4 解析：选C.由P＝U2 R 可知，R1＝R2
五、焦耳定律 1.通过电阻R 的电流强度为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ，若电阻为2R ，电流强度 为I/2时，则在时间t 内产生的热量为（ ） A ．4Q B ．2Q C ．21Q D ．4 1Q 2.下列求解电热的公式中,对所有电路均适用的是（ ） A ．Q =UIt B ．Q =I 2 Rt C ．Q =R U 2 t D ．W =Pt 3．一台电动机的输出功率是10kW ，这表明该电动机工作时( ). A ．每秒消耗10kw 电能 B ．每秒对外做10kw 功 C ．每秒消耗10kJ 电能 D ．每秒对外做10kJ 功 4.电动机的电枢阻值为R ，电动机正常工作时，两端的电压为U ，通过的电流为I ，工 作时间为t ，下列说法中正确的是( ). A ．电动机消耗的电能为UIt B ．电动机消耗的电能为I 2Rt C ．电动机线圈产生的热量为I 2Rt D ．电动机线圈产生的热量为U 2t /R 5．一台电动机的电阻为4Ω，在220V 的额定电压下运行时，发热消耗的电功率为400W . 若电动机工作5min ，则电流做功________J . 6．一个用电器上标有“2kΩ，20W ”，允许加在这个用电器两端的最大电压为________V ， 这个用电器允许通过的最大电流为________A .当这个用电器两端加上20V 电压时，它实际 消耗电流功率为________W . 7．两个标有"100Ω，4W ”、“90Ω，10W "字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总 电压是________V ，并联时允许通过的最大总电流是________A . 8.一台电动机额定电压为220 V ，线圈电阻R=0.5 Ω,电动机正常工作时通过电动机线 圈的电流为4 A ，电动机正常工作10 min ，求 （1）消耗的电能. （2）产生的热量. （3）输出的机械能.
5 焦耳定律 教学设计(一) 整体设计 教学分析 学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一定的基础，但高中阶段将从电场力做功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求。本节课所涉及的能量观点，是研究电学问题和其他物理问题的重要方法。另外，这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工的基础。所以，本节课不但是物理知识的传授课，更是物理方法和思想的渗透课。在教学中应该充分联系实际，以便巩固和加深对基本知识的理解，掌握实际问题中的原理。 教学目标 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．通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养分析、推理能力。 5．通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步培养辩证唯物主义的观点。 教学重点难点 电功和电热的计算是本节课的教学重点，围绕这个教学重点，具体实施教学时，会出现这样几个教学难点：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。 教学方法与手段 1．采用问题解决式，引导学生联系前面电场力的知识，推导电流做功的表达式。 2．密切联系实际，通过实例分析让学生明确各种电能与其他形式的能的转化情况。 3．进行演示实验，让学生明确纯电阻电路与非纯电阻电路在能量转化时的区别。 课前准备 教学媒体 投影仪、多媒体课件、滑动变阻器、小电风扇、电压表、电流表、电源、电键、导线。 知识准备 电场力对运动电荷做功的求法、欧姆定律。 教学过程 导入新课 [事件1] 教学任务：创设情境，导入新课。 师生活动： 问题导入： 问题1：用电器通电后，可以将电能转化为其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，说明其能量的转化情况。 参考示例：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。
2020高中物理焦耳定律教案 焦耳定律规定：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。接下来是小编为大家整理的2020高中物理焦耳定律教案，希望大家喜欢! 2020高中物理焦耳定律教案一 教学目标 知识目标 1.知道电流的热效应. 2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用. 能力目标 知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法. 情感目标 通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念. 教学建议 教材分析 教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识. 做好实验是本节课的关键. 教法建议 本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验. 对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题. 教学设计方案 提问： 灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉?为什么?
电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉?为什么? 学生回答：发烫.是电流的热效应. 引入新课 演示实验： 1、 介绍如图9-7的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使 煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上 升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量. 2、 三种情况： 第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中 的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电阻越大，电流产生的热量越多. 第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度， 第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多. 第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长， 电流产生的热量越多. (2)焦耳定律 英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生 的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比.跟通电时间成正比，这个规律叫 做焦耳定律. 焦耳定律可以用下面的公式 表示：Q=I2Rt 公式中的电流I的单位要用安培(A)，电阻R的单位要用欧姆，通过的时间t的单 位要用秒这样，热量Q的单位就是焦耳(j). 例题一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量. 2020高中物理焦耳定律教案二 核心素养
第5节焦耳定律 1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。 2．理解电功和电热的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 3．理解电功率和热功率的区别，会计算电功率和热功率。 4．能从能量守恒角度理解焦耳定律。 一、电功和电功率 1．电功 (1)电流做功的实质：导体中的□01恒定电场对自由电荷的□02静电力在做功。结果自由电荷的电势能□03减小，其他形式的能增加。 (2)公式：W＝□04UIt。 即电流在一段电路中所做的功等于这段电路□05两端的电压、□06电路中的电流、□07通电时间三者的乘积。 (3)单位：国际单位是□08焦耳，符号是□09J。 (4)意义：描述电能转化为其他形式能的多少。 2．电功率 (1)定义：单位时间内□10电流所做的功。 (2)公式：□11P＝UI。 (3)单位：□12瓦特，符号是□13W。 (4)意义：描述□14电能转化为其他形式能的快慢或者是电流做功的快慢。 二、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量跟□01电流的二次方成正比，跟□02导体的电阻及□03通电时间成正比。 2．表达式：Q＝□04I Rt。 3．热功率
热功率意义：表示电流发热□05快慢的物理量 公式：P 热 ＝□07Q t＝□08I2R， 单位：瓦特(W)定义：单位时间内的□06发热量 (1)电功与电能的单位相同，电功就是电能。() (2)电功率越大，电功越大。() (3)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。() (4)根据I＝U R、P＝UI可导出P＝ U2 R，该公式可用于任何用电器。() (5)电流通过电解槽时，电功大于电热。() 提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√ 课堂任务电功和电功率 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图，在导体中恒定电场的作用下，电荷q沿静电力方向移动，电势降低U，静电力对电荷做功多少？ 提示：W＝qU。 活动2：电荷沿静电力方向移动，电流对外做功，你能导出电功W与电流I 的关系吗？ 提示：由活动1，W＝qU，设q电势降低的过程所用时间为t，则任一截面t 时间内通过的电荷量为q，即电流I＝q t 代入上式得W＝UIt。 活动3：根据上述活动，如何表示电流做功的快慢？ 提示：做功快慢用功率来表示，即P＝W t ，结合W＝UIt，可得P＝UI。
焦耳定律的教案 一、教学目标 1.理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。 2.了解实际功率和额定功率。 3.了解电功和电热的关系。 4.了解公式Q=I2Rt（P=I2R）和 5.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。 6.能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。 二、重点、难点分析 1.教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。 2.难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。 三、主要教学过程 （一）提出问题，引入新课 1.通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功） 2.电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。 电能→机械能，如电动机。 电能→内能，如电热器。 电能→化学能，如电解槽。 本节课将重点研究电路中的能量问题。 （二）教学过程设计 1.电功和电功率 （1）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。 （2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。 电能通过电流做功转化为其他形式能。 上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。 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内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=ItU。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 （3）表达式：W=IUt（适用于所有电路） 说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。 ②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。 （4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（s），则电功的单位是焦耳（J）。 1KW.h=3.6x10^6 J
高中物理焦耳定律知识点 1、高中物理焦耳定律定义 焦耳定律规定：电流通过导体所产生的热量和导体的电阻成正比，和通过导体的电流的平方成正比，和通电时间成正比。该定律是英国科学家焦耳于1841年发现的。焦耳定律是一个实验定律，它可以对任何导体来适用，范围很广，所有的电路都能使用。遇到电流热效应的问题时，例如要计算电流通过某一电路时放出热量;比较某段电路或导体放出热量的多少，即从电流热效应角度考虑对电路的要求时，都可以使用焦耳定律。公式如下： 其中Q指热量，单位是焦耳(J)，I指电流，单位是安培(A)，R指电阻，单位是欧姆(Ω)，t指时间，单位是秒(s)，以上单位全部用的是国际单位制中的单位。 2、高中物理焦耳定律公式变形和推导 对于纯电阻电路而言 当电流所做的功全部产生热量，即电能全部转化为内能，该电路为纯电阻电路，这时有： 根据电功的公式，我们有【U指电压，单位是伏特(V)】： 或者根据欧姆定律(欧姆定律本身只在纯电阻电路中成立)，我们有： 白炽电灯不属于上述情况，因为它还将电能转化为光能;
而类似电热水器这样就属于上述情况。 对于非纯电阻电路而言 对于非纯电阻电路而言，用得最多的还是焦耳定律的一般形式，不能用上面纯电阻中的两个公式(因为①欧姆定律只在纯电阻电路中成立;②其电能不是全部做功转化为内能，不能用电功的公式。 而对于其电功率和热量比较而言，我们有： 对于任何电路而言 除了焦耳定律的一般式外，我们还可以根据公式I=q/t 【q表示电荷量，单位是库仑(C)】对公式进行变形(适用于所有电路)： 在串联电路中，由于通过导体的电流相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成正比。 在并联电路中，由于导体两端的电压相等，通电时间也相等，根据焦耳定律可知电流通过导体产生的热量跟导体的电阻成反比。 3、高中物理焦耳定律使用 从焦耳定律公式可知，电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比、跟导体的电阻成正比、跟通电时间成正比。若电流做的功全部用来产生热量。即W=UIt。根据欧姆定律，有W=I^2Rt。
第五节、焦耳定律
AB两点间电势差为U AB，则电场力做功W=qU AB。 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内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。 表达式：W = Iut ① 【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。 ②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。 单位：焦耳（J）。1J=1V·A·s （2）电功率 ①定义：单位时间内电流所做的功 ②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）② 上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。 ③单位：为瓦特（W）。1W=1J/s ④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。 电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。 学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I2Rt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。 错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？ 英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。 2．焦耳定律——电流热效应 （1）焦耳定律 内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。 表达式：Q=I2Rt ③ 【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt （2）热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=I2R ④ 【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。 关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W》Q。即W=Q+E其它或P =P热+ P其它、UI = I2R + P其它引导学生分析P56例题（从能量转化和守恒入手）如图 再增补两个问题（1）电动机的效率。（2）若由于某种 原因电动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？ 最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意，在非纯电 阻电路中，欧姆定律已不适用。 （三）小结：对本节内容做简要小结。并比较UIt和I2Rt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一
第五节焦耳定律 教学重点难点 电功和电热的计算是本节课的教学重点，围绕这个教学重点，具体实施教学时，会出现这样几个教学难点：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。 教学方法与手段 1.采用问题解决式，引导学生联系前面电场力的知识，推导电流做功的表达式。 2.密切联系实际，通过实例分析让学生明确各种电能与其他形式的能的转化情况。 3．进行演示实验，让学生明确纯电阻电路与非纯电阻电路在能量转化时的区别。教学媒体 投影仪、多媒体课件、滑动变阻器、小电风扇、电压表、电流表、电源、电键、导线。 知识准备 电场力对运动电荷做功的求法、欧姆定律。 教学方法：等效法、类比法、比较法、实验法。 教具：灯泡（36V，18W）、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、玩具小电机 教学过程： 一、引入新课 用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用
的用电器，并说明其能量的转化情况。 举例：1、电灯将电能转化为内能和光能。 2、电炉将电能转化为内能。 3、电动机将电能转化为机械能。 4、电解槽将电能转化为化学能。 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？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。（板书课题） 二、新课教学 1、电功和电功率 请同学们思考下列问题： （1） 电场力的功的定义式是什么？ （2） 电流的定义式是什么？ 答：电场力的功的定义式 W=qU 。 电流的定义式 I= q t ［投影］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 。 问：在时间 t 通过这段电路上任一横截面的电荷量 q 是多少？ 答：在时间 t 内，通过这段 电路上任一横截面的电荷量 q=It.
§5焦耳定律 【典型例题】 2、关于电功，下列说法中正确的有：（） A、电功的实质是电场力所做的功 B、电功是电能转化为其他形式能量的量度 C、电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大 D、电流通过电动机时的电功率和热功率相等 3、在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是（） A、在任何电路中，电功UIt=I2Rt B、在任何电路中，电功为UIt，电热为I2Rt C、在纯电阻电路中，UIt=I2Rt D、在非纯电阻电路中，UIt≥I2Rt 【例1】将A、B两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是（D ） A、若A灯中的电流比B灯大，则A灯一定比B灯亮 B、若A灯两端的电压比B灯大，则A灯一定比B灯亮 C、若电流对A灯做的功比B灯多，则A灯一定比B灯亮 D、若A灯消耗的电功率比B灯大，则A灯一定比B灯亮 4、若A灯标有“220V 60W”，B灯标有“220V 100W”，把两灯接入电路中，下列说法中正确的是（） A、当通过两灯的电流相等时，A灯比B灯亮 B、当通过两灯的电流相等时，B灯比A灯亮 C、当加在两灯的电压相等时，A灯比B灯亮 D、当加在两灯的电压相等时，B灯比A灯亮 6、有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡把灯丝接通，再接入电源后，所发生的现象及其原因是（） A、灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据P=I2R，电灯变亮 B、灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据P=I2R，电灯变暗 C、灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据P=U2/R，电灯变亮 D、灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P= U2/R，电灯变暗 11、一个标有“110V、10W”的灯泡，求： ⑴它的电阻； ⑵正常工作时的电流； ⑶如果接在100V的电路中实际功率多大？ ⑷接在220V电压的电路中，它的实际功率多大？会发生什么现象？ 【例2】额定电压为220V的电动机的线圈电阻为0.8Ω，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J，则电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？ 8、有一电风扇标有“220V 55W”，若电风扇的电动机线圈电阻为8Ω，当它正常工作时，电源供给的电功率是W，转化为风的电功率是W，电动机的发热功率是W。