2.5 焦耳定律（课件+word）-《优化指导》2019版新课标同步课堂物理（人教版选修3-1）

第5节　焦耳定律 1．理解电功、电功率、电热、热功率及它们之间的关系． 2．应用焦耳定律解决相关问题．(重点) 3．区分电功和电热，会在非纯电阻电路中正确计算电功和电热．(重点＋难点) (对应学生用书P45) 一、电功和电功率 1．电功 (1)定义：电流在一段电路中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． (2)公式：W＝IUt. (3)国际单位：焦，符号为J. (4)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．即电功是电能转化为其他形式的能的量度． 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功． (2)公式：P＝＝IU. (3)单位：瓦，符号为W. (4)意义：表示电流做功的快慢． 二、焦耳定律 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． (2)公式：Q＝I2Rt. (3)适用范围：任何电路． 2．热功率 (1)定义：单位时间内产生的电热. (2)公式：P＝＝I2R. ◎ 1．判断正误 (1)电功率越大，表示电流做功越多．(×) (2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功．(√) (3)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热．(√) (4)电功一定等于电热．(×) (5)电动机消耗的电能，一部分转化为机械能，一部分转化为线圈内阻上的电热．(√) 2．探究思考[来源:学科网ZXXK] 举例并从能量转化的角度说明纯电阻电路和非纯电阻电路的区别？ 提示　纯电阻电路中电能全部转化为热能，非纯电阻电路中电能一部分转化为电能、一部分转化为其他形式的能． (对应学生用书P46) 探究点一　电功和电热的理解 (1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？ (2)电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 提示　(1)电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能． (2)电熨斗工作时，将电能转化为内能． 1．纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能． (2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能． 2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转 化情况 电功和电 热的关系 W＝Q 即IUt＝I2Rt＝t W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他[来源:学|科|网Z|X|X|K] 电功率和[来源:Z,xx,k.Com] 热功率的 关系 P＝P热， 即IU＝I2R＝ P＝P热＋P其他 即IU＝I2R＋P其他 欧姆定律 是否成立 U＝IR　 I＝成立 U＞IR　I＜不成立 规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接220 V的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率； (2)如果接上(1)中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率． 解析　(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为I＝ A≈0.16 A． ＝ 发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W. 转化为机械能的功率为 P机＝P－P热＝(36－1) W＝35 W. (2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I′＝ A＝5.5 A． ＝ 电动机消耗的功率即电功率等于发热功率： P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W. 答案　(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W 1．W＝UIt是电功的计算式，P电＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路． Q＝I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路的热功率． 2．只有在纯电阻电路中才有W＝Q，P电＝P热，而在非纯电阻电路中W＞Q，P电＞P热． 3．在纯电阻电路中，由UIt＝I2Rt得I＝，即欧姆定律成立；在非纯电阻电路中，由UIt＞I2Rt知U＞IR，即欧姆定律不成立． [针对训练] 1．(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　) A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，UI>I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 BCD　[电功率公式P＝，表示电功率越大，电流做功越快．对于一段电路，有P＝IU， I＝)2Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错． ，焦耳热Q＝( W＝UIt是电功