焦耳定律教案

焦耳定律教案

作为一位优秀的人民教师，就不得不需要编写教案，通过教案准备可以更好地根据具体情况对教学进程做适当的必要的调整。那么优秀的教案是什么样的呢？以下是小编整理的焦耳定律教案，欢迎阅读与收藏。

一、 学习目标：

１、 理解电功和电功率的概念及公式，能进行相关运算。

２、 理解焦耳定律，了解焦耳定律在生产、生活中的应用。

３、 能结合实际问题区分电功和电热，进一步体会能量守恒的意义和普适性。

二、 问题导读：

１、 当电路接通时，电路内就建立起了_____，自由电荷在_____作用下____运动而形成电流，这时电场力对自由电荷做了功，就是我们常说的_____，计算公式：＿＿＿＿。

２、 电流做功的快慢用_____表示，它等于电流在单位时间内所做的功，计算公式为_______________。额定功率是指___________________________。

３、 焦耳定律的内容_______________________________________________________表达式为____________，在纯电阻电路中，电流所做的功与产生的电热_____，电热的计算公式还有：________________；而在非纯电阻电路中，电流做功所消耗的电能除部分转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等。这时电功用公式______________计算，产生的电热只能用公式______________计算，此时，电功W___（填“大于”或“小于”）电热Q。

４、 焦耳定律的微观解释：当导体内的电子在_____作用下做_____运动时，会与金属离子不断碰撞，碰撞时把一部分动能传递给离子，使离子的热运动____，导致导体发热。显然，电流越大、电阻越大，碰撞就越频繁、剧烈，发热就越___。

５、 电动机是将电能转化为___能的设备，电动机通电后，电流做的功_____（填“大于”或“小于”）产生的机械能，这是因为________________________。

６、 举例说明电流的热效应的广泛应用和危害。

三、实例引领：

例一、 1、电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈的电阻为R，则此电动机的额定功率（输入功率）为_____，正常工作时的热功率为______，输出的机械功率为______，电动机的效率为______。三者的关系可表达为____________________。当电动机突然卡住不转，此时输出的机械功率为________，电动机消耗的电能全部转化为_____能，此时的电流为______，热功率为__________。

2、如图所示，一台直流电动机所加电压为110V，通过的电流为5A。该电动机把一个质量为50kg的物体以0.9m/s的速度匀速提高，求①电动机的电功率和电动机线圈的电阻（不计摩擦）；②如果电动机突然卡住，通过线圈的电流是多少？电动机的功率是多少？

例二、 关于电功率和热功率的下列说法，正确的是

A、电功率就是热功率

B、统一电路中，电功率可以大于等于热功率，也可以小于热功率

C、电功率就是电路中电能转化为内能的功率

D、热功率就是电路中因发热而消耗的功率

四、 同步达标：

１、 课本P59：1—3题

２、 一只普通的家用照明白炽灯泡，正常发光时，通过它的电流值与哪一数值较为接近？

A、20A B、2A C、0.2A D、0.02A

３、 一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V的电压后，正常运转时它消耗的电功率是66W，求：⑴转化为机械能和内能的功率各是多少？电机的效率是多大？

⑵如果接上电源后，扇叶被卡住不能转动，这时通过电动机的电流为多大？电动机消耗的电功率和发热功率又各是多少？

４、 微型吸尘器的直流电动机内电阻一定。当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率是多少？

五、 能力提升：

同步训练P69---70，能力培养1----7题。

【课题】

焦耳定律 编号_______ __________________

一、知识与技能：

初步了解焦耳定律，并能进行有关计算

课前预习学案

二、预习内容

1.电流做功的多少等于 转化为其他形式能的数量；所谓电流做功，实质上是导体中的恒定电场对 的 力在做功，电荷的 减小，其他形式的能在增加；公式：W= ，P= 。

2.电流通过用电器时把 能全部转化为 能，这样的电路叫做纯电阻电路。

三、提出疑惑

课内探究学案

一、学习目标

1．理解电流热效应的本质

2．掌握焦耳定律，并能进行有关计算

3．理解电功和电热的关系，能区分纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功和电热

二、学习过程

1.电功和电功率

（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。

（2）W= qU=UIt是电功的普适式， P= UI是电功率的普适式，适用于任何电路。

2.焦耳定律和热功率

（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.

（2）Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I 通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，

3.电功和电热

（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt= .同理P=UI=I2R= .

（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.?这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他＋Q.?

（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I 2R t= ；在非纯电阻电路中，电功大于 电热，W>Q，这 ……此处隐藏12829个字……

解析：(1)江厦潮汐电站功率为3103 kW，年发电量为1.07107 kWh，由公式W=Pt可算出每天满负荷工作的时间为

s=9.8 h

(2)由文中给出数据及每天涨、落潮的次数可知，平均每次的发电量为

J

因为

所以每次涨潮的平均流量为

m3/次

说明：本题涉及到潮汐这种自然现象，涨潮和落潮时均有水流的机械能转化为电能。

【例4】如图所示，有一提升重物用的直流电动机，内阻r=0.6，R=10，U=160 V，电压表的读数为110 V，求

(1)通过电动机的电流是多少?

(2)输入到电动机的电功率是多少?

(3)在电动机中发热的功率是多少?

(4)电动机工作1 h所产生的热量是多少?

解析：

(1)设电动机两端的电压为U1，电阻R两端的电压为U2，则

U1=110 V，U2=U-U1=(160-110)V=50 V

通过电动机的电流为I，则I= = A=5 A

(2)输入到电功机的电功率P电，P电=U1I=1105 W=550 W

(3)在电动机中发热的功率P热，P热=I2r=520.6 W=15 W

(4)电动机工作1 h所产生的热量Q，Q=I2rt=520.63600 J=54000 J

说明：电动机是非线性元件，欧姆定律对电动机不适用了，所以计算通过电动机的电流时，不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。

通过计算发现，电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。

教学目标

知识目标

1.知道电流的热效应.

2.理解焦耳定律的内容、公式、单位及其运用.

能力目标

知道科学研究方法常用的方法等效替代法和控制变量法在本节实验中的运用方法.

情感目标

通过对焦耳生平的介绍培养学生热爱科学，勇于克服困难的信念.

教学建议

教材分析

教材从实验出发定性研究了电热与电流、电阻和时间的关系，这样做的好处是体现物理研究问题的方法，在实验过程中学生能更好地体会的一些科学研究的方法，避免了一开始就从理论上推导给学生造成理解的困难和对纯电阻电路的理解的困难.在实验基础上再去推导学生更信服.同时启发学生从实验和理论两方面学习物理知识.

做好实验是本节课的关键.

教法建议

本节课题主题突出，就是研究电热问题.可以从电流通过导体产生热量入手，可以举例也可以让学生通过实验亲身体验.然后进入定性实验.

对焦耳定律内容的讲解应注意学生对电流平方成正比不易理解，可以通过一些简单的数据帮助他们理解.推导中应注意条件的交代.定律内容清楚后，反过来解决课本中在课前的问题.

教学设计方案

提问：

(1)灯泡发光一段时间后，用手触摸灯泡，有什么感觉？为什么？

(2)电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机部分有什么感觉？为什么？

学生回答：发烫.是电流的热效应.

引入新课

(1)演示实验：

1、介绍如图9-7的实验装置，在两个相同的烧瓶中装满煤油，瓶中各装一根电阻丝，甲瓶中电阻丝的电阻比乙瓶中的大，串联起来，通电后电流通过电阻丝产生的热量使煤油的温度升高，体积膨胀，煤油在玻璃管里会上升，电流产生的热量越多，煤油上升得越高.观察煤油在玻璃管里上升的情况，就可以比较电流产生的热量.

2、三种情况：

第一次实验：两个电阻串联它们的电流相等，加热的时间相同，甲瓶相对乙瓶中的电阻较大，甲瓶中的煤油上升得高.表明：电阻越大，电流产生的热量越多.

第二次实验：在两玻璃管中的液柱降回来的高度后，调节滑动变阻器，加大电流，重做实验，让通电的时间与前次相同，两次实验比较甲瓶前后两次煤油上升的高度，第二交煤油上升的高，表明：电流越大，电流产生的热量越多.

第三次实验：如果加长通电的时间，瓶中煤油上升越高，表明：通电时间越长，电流产生的热量越多.

（2）焦耳定律

英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比.跟通电时间成正比，这个规律叫做焦耳定律.

焦耳定律可以用下面的公式

表示：Q=I2Rt

公式中的电流I的单位要用安培（A），电阻R的单位要用欧姆(Ω)，通过的时间t的单位要用秒(s)这样，热量Q的单位就是焦耳（J）.

例题一根60Ω的电阻丝接在36V的电流上，在5min内共产生多少热量.

解：I=U/R=36V/60Ω=0.6A

Q＝I2Rt＝(0.6A)2×60Ω×300s＝6480J

在一定的条件下，根据电功公式和欧姆定律公式推导出焦耳定律公式如果电流通过导体时，其电能全部转化为内能，而没有同时转化为其他形式的能量，也就是电流所作的功全部用来产生热量.那么，电流产生的热量Q就等于电流做的功W，即Q=W.W=UIt，根据欧姆定律U=IR推导出焦耳定律Q=I2Rt，

(3)总结

在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多.

在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多，进一步的研究表明产生的热量与电流的平方成正比.

在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多.

探究活动

【课题】“焦耳定律”的演示

【组织形式】学生分组或教师演示

【活动方式】

1．提出问题

2．实验观察

3．讨论分析

【实验方案示例】

1．实验器材：干电池四节，玻璃棒，若干电阻丝，蜡烛，火柴棒．

2．制作方法

把同一根电阻丝分别绕在玻璃棒的两端，绕线匝数比例为1∶8，两线圈相距5ｃｍ左右，然后在这两个线圈上滴上同样多的蜡，使线圈被蜡均匀地包住．点着火柴立即吹灭，靠其余热将两根火柴杆粘在两个线圈上，如图1所示．

图1

3．实验步骤

（1）用两节干电池给玻璃棒上的电阻丝通电，可看到匝数多的线圈（电阻大）上的火柴杆比匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆先掉．这就表明：在电流强度和通电时间相同的情况下，电阻越大，电流产生的热量就越多．

（2）经过较长时间后，匝数少的线圈（电阻小）上的火柴杆也会掉下来．这就说明：通电时间越长，电流产生的热量越多．

（3）用四节电池（增大电源电压）重做上述实验，可看到两根火柴杆都先后很快掉下来．在线圈的温度不太高时，可认为总电阻不变，电压增大时，通过它们的电流增大．这就表明：电流越大，电流产生的热量越多．