第3章 第3节 焦耳定律-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

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＝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 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。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。 (×) [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∶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 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＝UIt Q＝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 电功率与热功率 纯电阻电路中，电功率等于热功率，即P＝UI＝I2R＝ 非纯电阻电路中，电功率大于热功率，即UI>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＝ A＝ A，电动机两端的电压为110 V，电动机消耗的电功率为110 V× A＝60 W，选项A错误，C正确；直流电动机的发热功率为×4.4 W＝1.3 W，选项B错误；电路消耗的总功率为×220 W＝120 W，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)