第3章 第3节 电功与电热（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

第3节　电功与电热(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.理解电功、电功率及焦耳定律。 2.能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。 学考层级 1.初步形成电功与电热的概念。 2.通过对焦耳定律内容的理解，可以在熟悉的情境中分析解决问题。 选考层级 1.通过对电功与电功率、电热与热功率的综合分析，可以解释生活中的实际问题。 2.通过生活实例，能将电气设备耗能问题中的对象和过程转化成电功与电热问题。 3.通过分析生活中的用电现象，提出可探究的电功与电热问题。 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，符号为J 瓦特，简称瓦，符号为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 　　　W＝UIt，在科学研究中称为静电力做功，在生产生活中称为电流做功，简称电功。 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，符号为J。 4．微观解释：当导体内的电子在电场力作用下做定向运动时，会与金属离子不断碰撞，在碰撞过程中把一部分动能传递给离子，使离子的热运动加剧，导致导体发热。 5．纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电路中只含电阻，电流所做的电功与产生的热量相等。 (2)非纯电阻电路：电路中还含有电动机等其他转换能量的装置，电流所做的电功与产生的热量不相等。 三、身边的电热 1．电水壶、电饭锅等家用电器都利用了电流的热效应，它们的电阻丝都由电阻率较大的材料制成。 2．电阻焊就是在被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，对接触面进行焊接的。 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．电视机和计算机显示器的后盖有很多孔，计算机的中央处理器上要安装散热片及风扇，都是为了散热。 [微情境·大道理] 1.如图所示，一段电路两端的电压为U，电路中的自由电荷在静电力的作用下发生定向移动，形成电流I。则在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量q为多少？在这个过程中，静电力做了多少功？ 提示：在时间t内，通过这段电路上任一横截面的电荷量为q＝It，在这个过程中，静电力做功为W＝UIt。 2．如图所示，是一种过去常用的电炉子。 (1)该用电器电路是纯电阻电路，还是非纯电阻电路？ (2)电炉丝和导线通过的电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线几乎不发热？ 提示：(1)纯电阻电路。 (2)电炉丝电阻较大，通电时间相同，电炉丝产生的热量较多。 3．电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 提示：电吹风和电风扇都有电动机，它们将电能转化为内能和机械能，电熨斗工作时将电能转化为内能。 强化点(一)　对电功与电功率的理解 任务驱动　 当家中只开一盏节能灯时，电能表的表盘转得很慢，而用电烧水壶烧水时，电能表的表盘转得很快。 那么节能灯和电烧水壶在相同时间内，哪个用电器消耗电能多？哪个用电器的电功率大？ 提示：电烧水壶在相同时间内消耗电能多，对应电功率大。 [要点释解明] 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，电功的大小度量了电能的减少量，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．对电功率的分析 (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．对电功、电功率的三点说明 (1)电功W＝UIt适用于任何电路。 (2)在纯电阻电路中，由于I＝，所以电功可表示为W＝UIt＝I2Rt＝t。 (3)P＝UI适用于任何电路，在纯电阻电路中P＝UI＝I2R＝。 [题点全练清] 1．(2022·广东1月学考)某插座的额定电流为10 A，以下电器单独使用该插座时，安全的是(　 ) ①额定功率为60 W，额定电压为220 V的电风扇 ②额定功率为1 200 W，额定电压为220 V的洗衣机 ③额定功率为3 000 W，额定电压为220 V的取暖器 ④额定功率为4 500 W，额定电压为220 V的电热水器 A．①或② B．仅① C．③或① D．仅④ 解析：选A　根据电功率公式P＝UI，可计算得①②③④中用电器的额定电流分别为I1＝ A≈0.27 A，I2＝ A≈5.5 A，I3＝ A≈13.6