高中物理人教版选修焦耳定律.doc
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1、选修选修 3-13-1第二章第二章2.52.5 焦耳定律焦耳定律一、教材分析一、教材分析焦耳定律是重要的物理定律,它是能量守恒定律在电能和热能转换中的体现,本节在电学中是重要的概念之一。二、教学目标二、教学目标(一)知识与技能(一)知识与技能1、理解电功的概念,知道电功是指电场力对自由电荷所做的功,理解电功的公式,能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式,能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。(二)过程与方法(二)过程与方法通过推导电功的计算公式和焦耳定律,培养学生的分析、推理能力。(三)情感、态度与价值观(三)情感、态度与价值观通过电能与其他形式能量的转化和守恒,进一步渗
2、透辩证唯物主义观点的教育。三、教学重点难点三、教学重点难点【教学重点教学重点】电功、电功率的概念、公式;焦耳定律、电热功率的概念、公式。【教学难点教学难点】电功率和热功率的区别和联系。四、学情分析四、学情分析学生学好这节知识是非常必要的, A.重点:理解电功和电功率和焦耳定律。B.难点:帮助学生认识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系是本节的教学难点,防止学生乱套用公式。C.关键:本节的教学关键是做好通电导体放出的热量与哪些因素有关的实验。在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律公式及其在生活、生产上的应用五、教学方法五、教学方法等效法、类比法、比较法、实验法六、课前准备六、课前准备灯泡(3
3、6 V,18 W) 、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机七、课时安排七、课时安排八、教学过程八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑(一)预习检查、总结疑惑(二)情景引入、展示目标(二)情景引入、展示目标教师:用电器通电后,可以将电能转化成其他形式的能量,请同学们列举生活中常用的用电器,并说明其能量的转化情况。学生:(1)电灯把电能转化成内能和光能;(2)电炉把电能转化成内能;(3)电动机把电能转化成机械能;(4)电解槽把电能转化成化学能。教师:用电器把电能转化成其他形式能的过程,就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢?本节课我
4、们学习关于电功和电功率的知识。(三)合作探究、精讲点播(三)合作探究、精讲点播1、电功和电功率、电功和电功率教师:请同学们思考下列问题(1)电场力的功的定义式是什么?(2)电流的定义式是什么?学生:(1)电场力的功的定义式 W=qU(2)电流的定义式 I=tq教师:投影教材图 2.5-1(如图所示)如图所示,一段电路两端的电压为 U,由于这段电路两端有电势差,电路中就有电场存在,电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,形成电流 I,在时间 t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量 q 是多少?学生:在时间 t 内,通过这段电路上任一横截面的电荷量 q=It。教师:这相当于在时间 t 内将这
5、些电荷 q 由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中,电场力做了多少功?学生:在这一过程中,电场力做的功 W=qU=IUt教师:在这段电路中电场力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称电功。电功:(1)定义:在一段电路中电场力所做的功,就是电流所做的功,简称电功.(2)定义式:W=UIT教师:电功的定义式用语言如何表述?学生:电流在一段电路上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。教师:请同学们说出电功的单位有哪些?学生:(1)在国际单位制中,电功的单位是焦耳,简称焦,符号是 J.(2)电功的常用单位有:千瓦时,俗称“度” ,符号是 kWh.教师
6、:1 kWh 的物理意义是什么?1 kWh 等于多少焦?学生:1 kWh 表示功率为 1 kW 的用电器正常工作 1 h 所消耗的电能。1 kWh=1000 W3600 s=3.6106 J说明:使用电功的定义式计算时,要注意电压 U 的单位用 V,电流 I 的单位用 A,通电时间 t 的单位用 s,求出的电功 W 的单位就是 J。教师:在相同的时间里,电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如,在相同时间里,电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少,而且还有快慢,为了描述电流做功的快慢,引入电功率的概念。(1)定义:单位时间内电流所做的功叫做电功
7、率。用 P 表示电功率。(2)定义式:P=tW=IU(3)单位:瓦(W) 、千瓦(kW)说明电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”不同。电流做功快,但做功不一定多;电流做功慢,但做功不一定少。教师:在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分,电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢?学生分组讨论。师生共同总结:(1)利用 P=tW计算出的功率是时间 t 内的平均功率。(2)利用 P=IU 计算时,若 U 是某一时刻的电压,I 是这一时刻的电流,则 P=IU 就是该时刻的瞬时功率。教师:为什么课本没提这一点呢?学生讨论,教师启发、引导:这一章我们研究的是恒定电流,用电器的构造一定,通过的电流为恒定电
8、流,则用电器两端的电压必是定值,所以 U 和 I 的乘积 P 不随时间变化,也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的,故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了。说明利用电功率的公式 P=IU 计算时,电压 U 的单位用 V,电流 I 的单位用 A,电功率 P 的单位就是 W。2、焦耳定律、焦耳定律教师:电流做功,消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能,于是导体发热。设在一段电路中只有纯电阻元件,其电阻为 R,通过的电流为 I,试计算在时间 t 内电流通过此电阻产生的热量 Q。学生:求解产生的热量 Q。解:据欧姆定律加在电阻元件两端的电压 U=IR在
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