第3章 第3节 电功与电热-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第3节　电功与电热 【核心素养目标】 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，并能解释生产、生活中的电热现象的问题。 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。 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 1．电功 (1)自由电荷在电场力的作用下定向运动而形成电流，电场力对自由电荷做的功，称为电功。 (2)公式：如果电路两端的电压是U，电流为I，在时间t内电流做的功W＝UIt。 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功就叫作电功率。 (2)用公式表示为：P＝＝UI，单位：瓦特(W)。 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。 三、身边的电热 1．电流热效应的应用 如电热水器、电饭锅、电刻笔、电焊等都是利用电流的热效应工作的。 学生用书第70页 2．电流热效应的危害 如果插头和插座之间接触不良会迸出火花。在输电线路中由于电热，降低电能的传输效率，电流过大，散热不好，还会烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电等事故。 1．判断正误 (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。(　　) (5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。(　　) 答案：　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　 2．链接实景 现代生活中随处都可以见到各种用电器，如电灯、电风扇等。那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？ 提示：　通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。 知识点一　电功和电功率　电热和热功率 1.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＝UIt。 2．千瓦时是电功的单位还是电功率的单位？电能表是测量电路中消耗的电功率还是电功？ 提示：　千瓦时是电功的单位；电能表是测量电路中消耗的电能。 学生用书第71页 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。 (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＝UI，I＝，焦耳热Q＝()2Rt，可见Q与P、U、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误；W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝只适用于纯电阻电路，B正确；在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即IU>I2R，C正确；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D正确。] 几个电学公式的适用范围 　解答电流做功和电功率类的题目需掌握以下几个重要公式，并理清它们的意义及适用条件。 (1)电功W＝UIt＝qU和P＝＝UI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。　　 针对练1.(多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热丝电阻受温度的影响，那么(　　) A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t s B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t s C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t s D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t s BD　[由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝t J。当电压变为原来