第3章 第3节 电功与电热-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第3节　电功与电热 学习目标：1.[物理观念]知道电功与电功率的概念，了解电热、热功率，知道焦耳定律，并能解释有关纯电阻电路和非纯电阻电路的问题。2.[科学思维]理解焦耳定律并会用Q＝I2Rt计算电热，能够对纯电阻电路和非纯电阻电路进行电功与电热的计算，提高解题能力。3.[科学探究]能从能量守恒的角度探究电路中的能量转化关系，学会与他人交流合作，提高实验探究能力。4.[科学态度与责任]了解科学技术与社会环境的关系，体会电能的使用对人类生活和发展的影响，培养自觉保护环境的行为习惯。 一、电功和电功率 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＝UIt P＝＝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 说明：计算电功率的普遍公式P＝。(比值定义法)和P＝UI，对于纯电阻电路，计算电功率还可以用公式P＝I2R和P＝ 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，与导体的电阻及通电时间成正比。 2．公式：Q＝I2Rt。 3．单位：焦耳，简称焦，符号J。 注意：对于纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电热都用Q＝I2Rt。 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。 说明：当利用电热时，使用电阻大的；当减少电热时，则使电阻R减小。 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。1 kW·h＝3.6×106 J。 (√) (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。 (×) 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Q C．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　[任何电路的热功率以及焦耳热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，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∶1 B．2∶1　　　 C．4∶1　　　 D．8∶1 D　[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 如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，电场力做功是多少？ 提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量为q＝It，根据静电力做功的公式W＝qU可得W＝IUt。 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。 【例1】　(多选)有一内阻为4.4 Ω的直流电动机和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V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120 W B．直流电动机的发热功率为60 W C．直流电动机消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为120 W 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110 V，电流I＝×220 W＝120 W，选项D正确。]×4.4 W＝1.3 W，选项B错