人教版焦耳定律教案

人教版焦耳定律教案篇一：高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：焦耳定律

5 焦耳定律

教学设计(一)

整体设计

教学分析

学生在初中已经接触过焦耳定律的内容，为本节课的学习打下了一定的基础，但高中阶段将从电场力做功及能量转化和守恒等角度来研究焦耳定律，这对学生的学习提出了更高的要求。本节课所涉及的能量观点，是研究电学问题和其他物理问题的重要方法。另外，这一节的内容在实际中有广泛而重要的运用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工的基础。所以，本节课不但是物理知识的传授课，更是物理方法和思想的渗透课。在教学中应该充分联系实际，以便巩固和加深对基本知识的理解，掌握实际问题中的原理。

教学目标

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。

4．通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养分析、推理能力。

5．通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步培养辩证唯物主义的观点。

教学重点难点

电功和电热的计算是本节课的教学重点，围绕这个教学重点，具体实施教学时，会出现这样几个教学难点：电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。

教学方法与手段

1．采用问题解决式，引导学生联系前面电场力的知识，推导电流做功的表达式。

2．密切联系实际，通过实例分析让学生明确各种电能与其他形式的能的转化情况。

3．进行演示实验，让学生明确纯电阻电路与非纯电阻电路在能量转化时的区别。

课前准备

教学媒体

投影仪、多媒体课件、滑动变阻器、小电风扇、电压表、电流表、电源、电键、导线。 知识准备

电场力对运动电荷做功的求法、欧姆定律。

教学过程

导入新课

[事件1]

教学任务：创设情境，导入新课。

师生活动：

问题导入：

问题1：用电器通电后，可以将电能转化为其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，说明其能量的转化情况。

参考示例：电灯把电能转化为内能和光能；电炉把电能转化为内能；电动机把电能转化为机械能；电解槽把电能转化为化学能。用电器把电能转化为其他形式能的过程，就是电流做功的过程。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，遵循能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。

问题2：电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？

本节课我们学习关于电功和电功率的知识。

推进新课

[事件2]

教学任务：推导电流做功的表达式

师生活动：

思考并讨论：(多媒体打出画面)一段导体长为L，横截面积为S，电阻为R，在导体两端加上电压U，通过导体的电流为I。

图2.5－1 推导电流做功的表达式

(1)结合此模型说出电流做功实质上是怎样的？

参考答案：电流做功的实质是电路中电场力对定向移动的电荷做功。

(2)利用学过的知识，推导一下经过时间t，电流做的功。

可能出现的结果：学生无从下手。可通过问题引导学生思考并推导出公式来。

请同学们思考下列问题：

(1)电场力做功的定义式是什么？

(2)电流的定义式是什么？

参考答案：(1)在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W＝qUAB。

(2)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＝It。这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。

对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W＝qU，在导体中形成电流，且q＝It(在时间间隔t内搬运的电荷量为q，则通过导体截面电荷量为q，I＝q/t)，所以W＝qU＝IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。

结论：电功

(1)定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。

(2)表达式：W＝IUt。

①物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压U、电路中电流I和通电时间t成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。

③单位：焦耳(J) 1 J＝1 V·A·s。

【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。

[事件3]

教学任务：推导电功率的表达式。

师生活动：

问题引导：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，如何描述电流做功的快慢呢？

参考答案：可以用单位时间内电流所做的功，即电功率表示做功的快慢。

结论：电功率。

(1)定义：单位时间内电流所做的功。

W(2)表达式：P＝＝IU(对任何电路都适用)。 t

(3)单位：瓦特(W)，1 W＝1 J/s。

【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。

(4)额定功率和实际功率

额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实＝IU，U、I分别为用电器两端实

际电压和通过用电器的实际电流。

【说明】最后应强调：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W＝IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。

[事件4]

教学任务：焦耳定律

师生活动：

思考并讨论：电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，那么，电流通过导体时产生的热量与哪些因素有关呢？

结论：英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。

(1)焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。

2表达式：Q＝IRt。

(2)热功率：单位时间内的发热量，即P＝Q/t＝I2R。

思考并讨论：电路中电流对导体做的功是否等于导体内产生的热量呢？

可能出现的结果：学生一般认为，W＝IUt，又由欧姆定律，U＝IR，所以得出W＝I2Rt，电流做这么多功，所以，放出热量Q＝W＝I2Rt。

这里有一个错误：Q＝W，可通过问题引导学生思考并找出来：

●何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？

●什么电路中Q＝W？什么电路中W≠Q？(W＞Q)？为什么？举实例

U●欧姆定律I及变形公式适用条件是什么？为什么？ R

参考答案：

(1)电流有可能转化为其他形式的能。如：电吹风、电解槽、电池。

(2)对纯电阻电路(只含白炽灯、电炉等电热器的电路)中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W＝Q，这时W＝Q＝UIt＝I2Rt；关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，这时W＞Q，即W＝Q＋E其他或P＝P

＋P其他、UI＝I2R＋P其他。

U(3)欧姆定律I及变形公式适用条件是纯电阻电路。 R

【实验】如何用玩具小风扇验证电功率和热功率不相等？ 热

参考答案：(用投影仪投影出电路图，引导学生按图接好电路，并提醒学生注意电表的正负极，以及滑动变阻器滑动片的初始位置。)

先用夹子夹住电动机M转轴使其不能转动，闭合电键，移动变阻器滑片，记下伏特表读数U1＝0.3 V，电流表的读数I1＝0.3 A，松开夹子，使电动机转轴转动，移动变阻器滑片，使伏特表读数U2＝2.0 V，电流表的读数I2＝0.8 A，分别记入下表，请同学们计算两种情况下电功率P1和热功率P2。

在第一种情况下电功率的值等于热功率的值。这证明在纯电阻电路中，电能只转化为内能，这个转化过程是通过电流做功来实现的，所以电功率等于热功率。

第二种情况下电功率大于热功率，这证明在非纯电阻电路中，即电路中有电动机(或电解槽)时，电能不仅要转化为内能，而且还有一部分要转化为机械能(或化学能)，所以，电能要大于内能，即电功率大于热功率，但是，电能总等于电动机(或电解槽)的机械能(或化学能)和电阻增加的内能之和。

【强调总结】

(1)对纯电阻电路(只含白炽灯、电炉等电热器的电路)中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W＝Q＝UIt＝I2Rt。

(2)P＝IU和P＝I2R都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。P＝IU对所有的电路都适用，而P＝I2R只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路(含有电动机、电解槽的电路)不适用。

关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W＞Q。即W＝Q＋E其他或P＝P热＋P

例题讲解 其他、UI＝IR＋P2其他。

例1一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V，电流为0.3 A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？

参考答案：电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r＝U/I＝0.3/0.3 Ω＝1 Ω。

电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为P入＝I1U1＝0.8×2

2W＝1.6 W，电动机的机械功率P机＝P入－I1r＝1.6 W－0.82×1 W＝0.96 W。

说明：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。①电热Q＝I2Rt。②电动机消耗的电能也就是电流的功W＝IUt。③由能量守恒得W＝Q＋E，E为其他形式的能，这里是机械能。④对电动机来说，输入的功率P入＝IU；发热的功率P热＝I2R；输出的功率，即机械功率P机＝P入－P热＝UI－IR。

课堂训练

1．规格为“220 V 1 000 W”的电炉，求：(1)电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；(2)电炉的电阻。

2

2．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为( )

A．P B．U2/r C．P2r/U2 D．P－P2r/U2

答案：1.(1)4.5 A (2)48.4 Ω 2.C

[事件5]

教学任务：电功率和热功率的综合运用与理解。

师生活动：

【探究实验】

案例：给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流表各1只、导线若干。

请你设法测出电风扇的直流电阻，以及电风扇工作时总功率(电功率)和输出的机械功率。

参考做法：

1．先卡住电风扇，将其接入电路，将电流表与其串联，电压表与其并联，测出相应的电流值I和电压值U，则R＝U/I。(电风扇不转时所加电压要尽量小，为什么？)

2．让电风扇正常运转，将电流表与其串联，电压表与其并联，测出相应的电流值I和电压值U，则P总＝UI，P出＝UI－I2R。

学生分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。再次强调以下结论：

(1)电功率与热功率的区别：电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I和电阻R的乘积。

(2)电功率与热功率的联系：若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等，即P热＝P电。教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻。若电路中有电

动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即P电＞P热。教师指出：上述实验中，电机转动时，电机消

耗的电功率，其中有一部分转化为机械能，有一部分转化为内能，故P电＞P热。

课堂巩固与反馈

[事件6]

教学任务：形成性测试：学生独立完成。时间：5分钟。

1．关于电功，下列说法中正确的有( )

A．电功的实质是电场力所做的功

B．电功是电能转化为内能

C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度

D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等

2．A、B、C三个灯泡如图所示的方式连接时，各自消耗的实际功率相同，则RA∶RB∶RC为(

) 2

A．1∶1∶1 B．1∶2∶2

C．2∶1∶1 D．1∶4∶4

3．理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的功率为P，则有( )

人教版焦耳定律教案篇二：高中物理 2.5《焦耳定律》教案(4) 新人教版选修3-1

第五节、焦耳定律（1课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。

22222．了解电功和电热的关系。了解公式Q=IRt（P=IR）、Q=Ut/R（P=U/R）的适应条件。

3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。

4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。

（二）过程与方法

通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过

程。

（三）情感态度与价值观

通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。

三、重点与难点：

重点：区别并掌握电功和电热的计算。

难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。

四、教学过程：

（一）复习上课时内容

要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用 。

提出问题，引入新课

1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）

2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。

本节课将重点研究电路中的能量问题。

（二）新课讲解-----第五节、焦耳定律

1．电功和电功率

（1）．电功

定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。用W表示。

实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。

【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。

在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为UAB，则电场力做功W=qUAB。 对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=It，（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为q，I=q/t），所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。

表达式：W = Iut ①

【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电

流强度和通电时间成正比。

②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。

单位：焦耳（J）。1J=1V·A·s

（2）电功率

①定义：单位时间内电流所做的功

②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）②

上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。

③单位：为瓦特（W）。1W=1J/s

④额定功率和实际功率

额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。

实际功率：用电器在实际电压下的功率。实际功率P实=IU，U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。

这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。 电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。

2学生一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出W=IRt，电流做这么多功，放出

2热量Q=W=IRt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。

错在Q=W，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？ 英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。

2．焦耳定律——电流热效应

（1）焦耳定律 内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。

2表达式： Q=IRt ③ 【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=IRt

2（2）热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=IR ④

【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。

关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。

2这时W 》Q。即W=Q+E其它 或P =P 热+ P其它、UI = IR + P其它

引导学生分析P56例题（从能量转化和守恒入手）如图

再增补两个问题（1）电动机的效率。（2）若由于某种原因电

动机被卡住，这时电动机消耗的功率为多少？

最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意，在非纯电阻电路

中，欧姆定律已不适用。

2（三）小结：对本节内容做简要小结。并比较UIt和IRt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热Q；在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能)，故电功W大于电热Q。

（四）巩固新课：

1、复习课本内容

2、完成P57问题与练习：作业2、4，练习1、3、5。建议在对1的证明后，把相应的结论归入串、并联电路的规律中。

2

补充练习：某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，2电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m／s）。

（4Ω）

人教版焦耳定律教案篇三：2.5《焦耳定律》教案(新人教版选修3-1)

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选修3-1

第二章

2.5焦耳定律

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

（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

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

通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。

三、教学重点难点

【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】电功率和热功率的区别和联系。

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

等效法、类比法、比较法、实验法

六、课前准备

灯泡（36 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

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七、课时安排

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

（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？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。

（三）合作探究、精讲点播

1、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=q t

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？

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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kW·h.

教师：1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？

学生：1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。

1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 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率。用P表示电功率。

（2）定义式：P=W=IU t

（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=W计算出的功率是时间t内的平均功率。 t

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（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

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

在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt

由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W等于电热Q。

产生的热量为

Q=I2Rt

教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已经学过了。

学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位。

热功率：

（1）定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。

（2）定义式：P热=Q2=IR t

（3）单位：瓦（W）

［演示实验］研究电功率与热功率的区别和联系。

（投影）实验电路图和实验内容：

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取一个玩具小电机，其内阻R=1.0 Ω，把它接在如图所示的电路中。

（1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0 V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

［实验结果］

（1）电机不转时，U=0.50 V，I=0.50 A，

P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 W

P热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W

P电=P热

（2）电机转动时，U=2.0 V，I=0.40 A，

P电=UI=2.0×0.40 W=0.80 W

P热=I2R=0.402×1.0 W=0.16 W

P电＞P热

学生：分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。

师生共同活动：总结：

（1）电功率与热功率的区别

电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。

热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。

（2）电功率与热功率的联系

若在电路中只有电阻元件时，电功率与热功率数值相等。即P热=P电

教师指出：上述实验中，电机不转时，小电机就相当于纯电阻。

若电路中有电动机或电解槽时，电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能，只有一少部分转化为内能，这时电功率大于热功率，即P电＞P热。

教师指出：上述实验中，电机转动时，电机消耗的电功率，其中有一部分转化为机械能，有一部分转化为内能，故P电＞P热。

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本

人教版焦耳定律教案篇四：九年级物理全册 18.4 焦耳定律教案 (新版)新人教版

焦耳定律

●课标要求：

一、知识与技能

1.知道在电流相同的条件下，电能转化成热能的功率跟导体的电阻成正比.

2.知道利用电热和防止电热的场合和方法.

二、过程与方法

1.通过实验探究电流的热效应与电阻大小的关系，培养学生的观察分析能力和概括能力.

2.通过本节内容的学习，培养学生应用物理知识解决简单问题的能力.

三、情感 态度与价值观

1.通过电热的利用和防止知识的学习，认识到科学是有用的，激发学生学习物理、热爱科学的兴趣.

2.在学习的过程中，渗透辩证唯物主义的思想.

●教学重点

通过实验探究电流热效应跟电阻大小的关系.

●教学难点

组织指导学生在探究过程中认真观察、分析，并得出正确结论.

●教学方法

探究法、观察法、讨论法.

●教具准备 学生用：烧瓶、温度计、铜丝、电炉丝、导线、煤油、电源.

演示用：电炉、电熨斗、热得快等电热器、投影仪.

●课时安排

1课时

●教学过程

一、引入新课

［师］同学们根据自己的生活经验，一定能举出许多电能变成热能的例子.通过对电能的学习，大家已经了解电流通过导体时，导体会发热，谁还记得这是电流的什么效应？

［生］这叫电流的热效应.

［师］在前面课程小灯泡的发光实验中，同学们曾有意地去触摸过小灯泡，感觉小灯泡（同学们一起说）热.有没有同学触摸过导线，如小灯泡连接的导线热不热.

［生］我摸过，没感觉到热.

［生］我也在家里摸过做饭的电饭锅，饭都熟了，导线也没感觉到热.

［师］同学们有没有考虑过这样的问题：导线和用电器中流过的电流相同吗？

［生］相同.

［师］导线和用电器中流过了相同的电流，用电器发热而导线却几乎不发热,这是为什么？今天同学们就来一起探讨电流经过用电器时产生的热量与什么有关.

二、进行新课

1.电流的热效应跟电阻大小的关系

［想想做做］ ［师］同学们四人一组，选择你们面前的仪器设计实验，讨论如何做，有什么问题可以提出来.

［生］为什么要用煤油，用水不可以做吗？

［生］为什么是等量的煤油，不等量行吗？

［师］完全可以用水来代替煤油，只不过时间可能要长一些才能从温度计上读出温度值.原因同学们在后续课程中将会找到答案.谁能回答第二个问题？

［生］只有等量的煤油，才能通过它们的温度讨论电流产生的热量.这样的方法应该是控制变量法.

［师］同学们如果没有什么问题，可以开始实验.

（学生实验，教师巡视，提醒同学们注意安全）

［生］两个瓶中温度不同.

［生］浸泡着镍铬合金丝的瓶中温度计指示的温度高.

（引导学生分析）

［生］煤油温度高，说明煤油中的金属丝产生的热量多.即电阻大的金属丝产生热量较多.

［师］刚才有同学问，为什么把金属丝做成螺旋状，直的不行吗？请同学们看下面的演示.

［演示］电热切割（可让1~2位同学演示）

如图，电阻丝和铜丝各一段，在木架上串联后接入电压为4~6 V的蓄电池组上.同时将相同的泡沫塑料板与电阻丝和铜丝接触（过一会）.

［师］电阻所以发热，是因为„

［生］消耗了电能.

［师］电阻越大，产生热量的功率越大，说明： ［生］电流相同的情况下，电阻越大，耗电的功率越大.

［师］电阻和功率具体的数量关系是什么呢？

U

引导学生写出电功率的表达式P=IU.利用欧姆定律I=R.将二式中U消去，可以得到P=I2R.

［生］在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比.（板书） ［师］从上面表达式中，同学们能不能进一步了解在电阻相同的条件下，电流和功率的关系？

［生］从上式中可以看出：在电阻相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体中电流的二次方成正比.

［师］同学们表达得非常好.请大家看书中“！”.在说到两个物理量“成正比”“成反比”的时候，一定要注意条件：关系式中其他物理量的大小不变.

［投影］

例题：某导体的电阻是2 Ω，通过2 A的电流时，电能转化成热时的功率是多少？

（教师引导学生分析、演算、要求一名学生板演）

解：由题知：R=2 Ω I=2 A

P=I2R=（2 A）2×2 Ω=8 W

导体将电能转化成热时的功率是8 W.

同学们在演算过程中，教师要提醒大家注意：代入计算的时候，要将电流的单位“A”

22一起平方，不能写成P=IR=2 A×2 Ω=8 W，安培和欧姆相乘，不能得到瓦特.

［师］我们通过实验、观察、利用公式推导得出了电流热效应跟电阻大小的关系.同学们现在能不能回答本节开始时的问题？

［生］导线和用电器（电炉或电饭锅或电灯）中通过的电流相同，但是导线的电阻较小，而那些电器的电阻较大，所以，那些电器发热，而导线几乎感觉不到热. ［师］生活中有些电热我们要利用，有些电热我们是要防止的.

2.电热的利用和防止

［师］关于电热的利用，同学们已经了解了许多，比如„

［生］电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉、电炉„

［师］同学们举出的都是利用电来加热的设备，都是常见的电热器.

出示电炉（可用投影仪投影放大）

［师］电热器的主要部分是发热体.同学们观察电炉由什么组成？

［生］主要是炉丝即电阻丝.

［生］还必须有炉盘，电炉盘是绝缘材料做成的.

［师］从实际考虑，电炉丝应该有什么要求？ ［生］电炉就是要靠电炉丝发热的，所以炉丝的电阻应该很大.

［生］炉丝还应有较高的熔点，这样它在发热时才不容易烧断.

［师］同学们以电炉为例说明发热体是什么做的？

［生］发热体是由电阻（率）大，熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的.

（教师出示“热得快”、电饭锅、电熨斗等电热器，并能将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察，向学生说明，其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体）

［师］我们了解了电热器，大家能不能说说使用电热有什么好处？

［生］电热清洁卫生，没有环境污染.

［生］热效率高，使用方便. ［生］能方便地调节，如控制温度，操作简单.

［生］„

［师］同学们知道了利用电热的好处.但有些时候，有些地方的电热我们是不需要的，还要设法防止.有关的内容，大家了解的有哪些呢？

［师］同学们对电热的危害及防止了解的还真不少.老师这儿有一份电器的说明书，请大家

仔细阅读，并分析说明其中的道理.

［投影］ 教师引导学生着重注意以下内容：将电器置于通风良好处；勿使电器淋雨或受潮，长期不用的电器隔一段时间应该通电一次.

［生］电器工作时，置于通风良好的地方，是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害. ［生］电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能，使电路工作失常，影响用电器的使用.长期不用的电器隔一段时间要通电，是为了利用电热来驱潮，是电热的利用.

［师］同学们分析得很好，大家一起来小结本节内容.

三、小结

本节课我们学习了如下知识

1.电流的热效应跟电阻大小的关系.

2.电热的利用及防止.

四、动手动脑学物理

1.开放性的试题，鼓励学生提出各种改进意见，不必保证他们的意见都是百分之百正确，但学生必须认真做.

2.导线相互连接的地方存在接触电阻.所以通电的时候，电能转化成热的功率较大，产生热量较多.因此，相互连接的地方比别处更容易发热，甚至引起火灾.

五、板书设计

1.电流的热效应跟电阻大小的关系

P=I2R

在电流相同的条件下，电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比.

2.电热的利用和防止

（1）电热的利用

电热器：利用电来加热的设备.

发热体：

电热的优点：

（2）防止电热的危害

人教版焦耳定律教案篇五：2.5 焦耳定律教学案人教版新课标

物理

高二年级

2.5 焦耳定律

新授 徐进 高二年级备课组 2012年11月 【学习重、难点】

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。 难点：1.电功率和热功率的区别和联系。

2.非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。

知识点一：电功和电功率 1、电功（W）：

（1）能量转化 电炉通电时，______能转化为______能；电动机通电时，______能转化为______能；蓄电池充电时，______能转化为______能；电流做功的过程就是______能转化为_______能的过程。

（2）定义：电流流过导体，导体内的自由电荷在电场力作用下发生______，在移动的过程中，电场力对自由电荷做了______，也就是通常说的电流做的功，简称电功。

（3）公式推导：电场力的功的定义式______，电流的定义式_________，则有W=_______。即电流在一段电路中所做的功等于这段电路_______、电路中的_______、_______三者的乘积。在纯电阻电路中还可写成：W=_______=_______。

（4） 国际单位：______（符号J），还有：千瓦时（kW·h）,亦称为度，1kW·h=_______J 。 （5）物理意义：反应了_______转化为_______的多少。 2、电功率（P）

（1）定义： 内电流所做的功叫做电功率。 （2）表达式：电流在一段电路上做功的功率等于 与 的乘积。即P = 。 （3）单位：国际单位制中： 。 （4）物理意义：表示电流做功的 。

（5）额定功率：用电器在 （填“额定”或 “实际”）电压下正常工作所消耗的电功率。 （6）实际功率：用电器在 （填“额定”或 “实际”）电压下工作所消耗的电功率 3、W= qU=UIt是 的普适式，P= UI是 的普适式，适用于 电路。 4、串并联中的功率分配

（1）串联电路中的功率分配与电阻成 ，总功率等于各电阻消耗功率 。 （2）并联电路中的功率分配与电阻成 ，总功率等于各支路消耗功率 。 例1不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V，40W”的灯泡，下列说法正确的是 （ ） A.接在110 V的电路上时的功率为20 W B.接在110 V的电路上时的功率为10 W C.接在440 V的电路上时的功率为160W D.接在220 V的电路上时的功率为40 W

变式1：将标有“220V，100W”和“220V，25W”字样的两个灯泡A和B串联后接入电路，为使两个灯泡都能安全使用，电路两端所加电压的最高值是多少？这时两灯的实际功率之和是多少？

选修3—1 物理 学案 第1页 共4页

变式2：下图所示的电路中，三电阻串联，其阻

值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，R1 R2 R3

各电阻消耗的功率分别为P1、P2、P3，则 P1：P2：P3等于 ( )

A、2：3：6 B、6：3：2 C、1：2：3 D、3：2：1 变式3：下图所示的电路中，三电阻并联，其阻值R1=2Ω，R２=3Ω，R３=6Ω，电路总电压为U，各电阻消耗的功率分别为P1、P2、

R1 P3，则 P1：P2：P3等于( )

RA、2：3：6 B、6：3：2 C、1：2：3 D、3：2：1 R知识点二：焦耳定律

1、电流的热效应：电流在通过导体时，导体要发热， 能转化为 能。这就是电流的热效应 2、内容：电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比，跟导体的电阻成 ，跟通电时间成 。

3、表达式：电热Q= ，。注意：焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是计算电热，都应选用焦耳定律。适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。

4、热功率（P）：定义： 称为热功率。表达式：P = 。 5、电功和电热的区别和联系

（1）电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端 和通过的 的乘积。

热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率，决定于通过这段电路的 和 的乘积 （2）在纯电阻电路中：电流通过用电器以 为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅等。这

时电能全部转化为 ，电功 电热，即W=UIt=I2

Rt=U2Rt.同理P=UI=I2

R=U2R

. （3）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 为目的，发热不是

目的，但有内能损失。例如电动机、日光灯等. 这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，大部分转化为 的能（例如电流通过电动机，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转

化为 ，Q=I2R t（电阻生热）. 这里W =UIt不再等于Q=I2

Rt，应该是W =E其他＋Q.

（4）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 2

R

t=U2

t；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt

R

例2 一台电动机，线圈电阻为0.4Ω，当它两端所加电压为220 V时，通过的电流是5A问： （1）电动机的输入功率多大？（2）电动机每分钟消耗电能多少？

（3）电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？

变式4：一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?

选修3—1 物理 学案 第2页 共4页

【方法点拨】 电路结构分析

1、复杂电路的等效化简方法： （1）电路化简时的原则：

①、无电流的支路化简时可去除；②、等电势的各点化简时可合并；

③、理想导线可任意长短；④、理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。 （2）常用等效化简方法：

①电流分支法：a、先将各结点用字母标出；b、判断各结点元件的电流方向；c、按电流流向，自左向右将元件、结点、分支逐一画出；d、将画出的等效图加工整理。

②等势点排列法：a、先将各结点用字母标出；b、判断各结点电势高低；c、将各结点按电势高低自左向右排列，再将各结点间的支路画出；d、将画出的等效图加工整理。

2、含有电容器的直流电路的分析方法：

①、电路稳定时，电容器是断路的，其两端电压等于所并联的电路两端的电压；

②、电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电；如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并接的电路放电。

例1：如图甲所示，设R1=R2=R3=R4=R，求电键K闭合和开启时，A、B两端电阻之比。 解析：用分支法简化电路：由A经R1为第一支路到B，（原则上最简便直观）；由A取第二支路

经RC到B；由A取第三支路经R/

2经3到D再经R4到B；CD间接有K，如图乙所示。（RAB∶RAB=5∶6）

D

M N

例

1图甲 例1图乙

例2图

例2：如图所示，M、N两点间电压为18V，R1=6Ω，R2=3Ω，C1=6μF，C2=3μF；当电键K

断开时，A、B两点间的电压UAB为___伏，当K闭合时，电容器C1的电量变化了__ __库仑。

【课堂测评】

1、关于公式：○1 P =IU 、○2 P =I 2

R 、○3 P =U 2

/R ，下述正确的是： （ ） A．公式①适用于任何电路的电功率 B．公式②适用于任何电路的电功率

C．公式①、②、③均适用于任何电路的电功率 D．以上说法均不正确 【课后检测】

1．两只额定电压相同，额定功率之比为2∶1的电灯，若把它们串联在电路中，则它们消耗的实际功率之比为 （ ） A．1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.1∶1

2．如图所示A、B两点间电压为18V，R1=0.2Ω，电动机M的内阻也是0.2Ω，线路中的电流是25A，则此电路中电能转化为机械能的效率是（ ） A.72％ B.28％ C.55.6％ D.44.4％

3．直流电动机线圈的电阻为R，当电动机正常工作时，通过的电流强度为I，

3题图 电动机两端的电压是U，则电动机的热功率_______，消耗功率是______，对外输出功率是________.

选修3—1 物理 学案 第3页 共4页

4．如图所示，三个阻值相同的电阻接在电路中，已知三个电阻的额定

功率均为10W，则AC间允许消耗的最大功率是 。

5.一个标有“220V，100W”的白炽灯泡，若忽略温度对电阻的影响，问：

（1）这盏灯的电阻多大？（2）这盏灯正常发光24h，用电多少度？ （3）把这盏灯接到110V的电路里，它所消耗的电功率为多大？

9题图

6．如图所示的电路中，电炉电阻R=10Ω，电动机线圈电阻r=1Ω，电

路两端电压U=100V，电流表的示数为30A，问通过电动机的电流为多

少？通电1分钟，电动机做的有用功是多少？

12题图

7．如图所示的电路中，R1=10Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，R4=3Ω，U=2.4V。（此题为等效电路问题） （1）在ab间接一只理想电压表，他的读数是多少？ （2）如在ab间接一只电流表，他的读数是多少？

8．在如图所示的电路中，电源电压U=8V，且保持不变，Rl ＝10Ω，R2 ＝40Ω。试问：（此题为开关与滑动变阻器问题）

（1）若开关S1闭合，S2断开，当滑片P滑到a端时，电流表的示数为0.2A，此时滑动变阻器R的电阻值为多大? （2）若开关S1、S2均闭合，当滑片P滑到b端时，电流表的示数是多少?

(2)如洗衣、脱水的累计时间为40 min，则洗衣机耗电多少?

【课（学）后记】

选修3—1 物理 学案 第4页 共4页

人教版焦耳定律教案篇六：2.5_焦耳定律_教案(人教版选修3-1)

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2.5 焦耳定律

【【教教学学目目标标】】

1．理解电功、电功率的概念。

2．理解电热、热功率的概念。

3．了解纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。

4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。

【【重重点点难难点点】】

1．理解电功、电功率、电热、热功率的概念。

2．了解纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。

【【教教学学方方法法】】

讲练结合

【【教教学学用用具具】】

课 件

【【教教学学过过程程】】

一、电功和电功率

1、电功：

（1）定义：在一段电路中电流做功，也就是通常所说的静电力对自由电荷所做的功，简称为电功。

（2）电流做功的过程：是电能转化为其他形式能量的过程。

W＝qU＝UIt

【注意】公式对在恒定电流下的任何一段电路或用电器均成立。

（3）纯电阻电路和非纯电阻电路：

① 纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁、白炽灯，转子被卡住（不转动）的电动机等。

U2

WUItIRtt R2

② 非纯电阻电路：含有转动着的电动机或正在发生化学反应的电解槽等。

W＝UIt

（3）单位：焦耳（J）、千瓦时（kW〃h）

1kW·h＝3.6×106J

2、电功率：

（1）定义：单位时间内电流所做的功。

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PWUItUI tt

2U2

① 纯电阻电路：PUIIR R

②非纯电阻电路：PUI

（2）物理含义：表示电流做功的快慢。

（3）单位：瓦特（W）、毫瓦（mW）、千瓦（kW）

1kW＝103W＝106mW

（4）额定功率和实际功率

【例1】一只白炽灯标有“220V，100W”的字样，它在正常发光时的电阻多大？此时，其功率为多少？当实际电压为110V时，它的功率为多少？

二、电热和热功率

1、电热：电流通过导体时，导体发热（电流的热效应）产生的热量。

2、焦耳定律：

（1）焦耳定律：Q＝I2Rt

（2）适用范围：对纯电阻电路和非纯电阻电路均适用。

3、热功率：

（1）定义：单位时间内导体的发热量。

（2）公式：

QI2RtPI2R tt

三、电功和电热

1、在纯电阻电路中，电流通过电阻元件时，电流做功——电能全部转化为内能（电功等于电热：Q＝W）。

U2

QWUItIRtt R2

2、在非纯电阻电路中：

电流做功——电能转化为机械能、化学能和内能等（电功大于电热：W＞Q）。

WUIt，QI2Rt （即：UIt＞I2Rt）

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三、电功率和热功率

1、区别：

（1）电功率：某段电路消耗的全部电功率

P＝UI

（2）热功率：某段电路因发热而消耗的功率

P＝I2R

2、联系：

（1）纯电阻电路：P电＝P热

U2

PUIIRR2

（2）非纯电阻电路：P电＝P热＋P其他（P电＞P热）

P电＝UI，P热＝I2R

P其他＝P电－P热

【例2】一台电动机，额定电压是220V，线圈电阻r＝0.4Ω，在额定电压下通过的电流是50A，则在额定电压下，电动机的输入功率P入和热功率P热分别为多少？其输出功率P出又是多少？

分析：P入＝UI＝220×50＝1.1×104W＝11kW

P热＝I2R＝502×0.4＝1000W＝1kW

P出＝P入－P热＝10kW

【例3】一直流电动机的线圈电阻一定，当电源电压U1＝0.3V时，电动机不转动，通过电动机的电流为I1＝0.3A，当U2＝2V时，电动机正常运转，此时通过电动机的电流I2＝0.8A。求：

（1）电动机正常工作时输出的机械功率；

（2）如果电动机在正常工作时，转子突然被卡住，电动机的热功率是多大？

【例4】某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m＝50kg，电源提供恒定电压U＝110V，不计各处摩擦，当电动机以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g＝10m／s2）。（4Ω）

【【课课外外作作业业】】

1、教材：P5——（3）

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2、学海导航：P2——4

【【教教学学后后记记】】

人教版焦耳定律教案篇七：2.5《焦耳定律》教案(新人教版选修3-1)[1]

选修3-1

第二章恒定电流

2.5焦耳定律

本节内容安排在学完了恒定电流的基础知识——“欧姆定律”“串联电路和并联电路”之后学习，是部分电路欧姆定律，串、并联电路特点等知识的应用，属于 “恒定电流”这章知识的第二单元的一部分。从能量转化的角度理解电功和电热，区分纯电阻电路和非纯电阻电路。但教材没有通过实验归纳引入焦耳定律，而是从能量守恒定律分析得出的，这里又一次应用了功能关系的思想。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。

目标定位

（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、知道电功和热功的区别和联系。

（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

通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。 教学重点难点

【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】电功率和热功率的区别和联系。

方法阐释

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

等效法、类比法、比较法、实验法

灯泡（36 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

教学流程

一、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？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。

二、合作探究、归纳规律精讲点播

1、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=q t

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kW·h.

教师：1 kW·h的物理意义是什么？1 kW·h等于多少焦？

学生：1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。

1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 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率。用P表示电功率。

（2）定义式：P=W=IU t

（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=W计算出的功率是时间t内的平均功率。 t

（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

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

在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt

由于电路中只有纯电阻元件，故电流所做的功W等于电热Q。

产生的热量为Q=I2Rt

教师指出：这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律，同学们在初中已

经学过了。

学生活动：总结热功率的定义、定义式及单位。

热功率：

（1）定义：单位时间内发热的功率叫做热功率。

（2）定义式：P热=Q2=IR t

（3）单位：瓦（W）

［演示实验］研究电功率与热功率的区别和联系。

（投影）实验电路图和实验内容：

取一个玩具小电机，其内阻R=1.0 Ω，把它接在如图所示的电路

中。

（1）先夹住电动机轴，闭合电键，电机不转。调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为0.50 V，记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

（2）再松开夹子，使小电机转动，调整滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.0 V（此电压为小电机的额定电压），记下电流表的示数，算出小电机消耗的电功率和热功率，并加以比较。

［实验结果］

（1）电机不转时，U=0.50 V，I=0.50 A，

P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 W

P热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W

P电=P热

（2）电机转动时，U=2.0 V，I=0.40 A，

P电=UI=2.0×0.40 W=0.80 W

P热=I2R=0.402×1.0 W=0.16 W

P电＞P热

学生：分组讨论上述实验结果，总结电功率与热功率的区别和联系。

师生共同活动：总结：

（1）电功率与热功率的区别

人教版焦耳定律教案篇八：新课标人教版3-1选修三2.5《焦耳定律》WORD教案1

2.5焦耳定律

【学习目标】

1．理解电流热效应的本质，理解电功的内涵，能够从静电学的角度推导电功的表达式

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

4.能够从能量守恒的角度计算复杂用电器的能量转化问题

【重难点】

学习重点：电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式

学习难点：电功和电热之间的联系和区别

【预习自学】

1.电流做功的多少等于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。

4.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）； 是热功率的计算式。

5.电流做功的实质：

【合作探究】

一、电功和电功率

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?

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?

这相当于在时间t内将这些电荷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？

1.电功：

（1）定义：在一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，简称为电功．

（2）公式：W=UIt

（3）单位：J kWh 1kWh=3.6×10J

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

2.电功率：

（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。 6

（2）定义式：P=IU

（3）单位：瓦（W）、千瓦（kW） 1kW＝10W＝10W

（4）P额是个定值，P实是个变值。 P额≥P实。

［说明］

1.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

2.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 。

3.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。

二．焦耳定律

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。

1.焦耳定律

（1）内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。

（2）公式：QI2Rt

［说明］焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．

纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．

非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．

2.热功率：

（1）定义： 导体在单位时间内发出的热量

（2）公式：P热=Q/t=IR

（3）单位：W kW

［说明］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．电功率与热功率

（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，236

U2

t.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=IRt=R2

U2

同理P=UI=IR=. R2

（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2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=Ut；在非纯电阻电路中，电功大于电热，W>Q，这时电功只能用W=UIt计

R2

算，电热只能用Q=IRt计算，两式不能通用。

【当堂检测】

1、加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为（ ）

A．P B．U/ r C．P2r2 D． PP2r2

2、某一用直流电动机提升重物的装置如图所示．重物的质量m＝50kg，电源电动势ε＝110V．不计内阻及各处的摩擦，当电动机以v＝0.90m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5A，由此可知电动机线圈的电阻 R＝ 。

3.、把标有“220V100W”的灯泡接到220V的电路中，通过灯丝的电流I

和实际功率各有多大？若接到110V的电路中结果又怎样？

（假定灯丝的电阻不变。）

4、把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路，调节变阻器，使电灯都正常发光．若两电路消耗的总功率分别为P1、P2，两个变阻器R1、R2消耗的电功率分别为P1'、P2'，则可以判定 ( )

(A) P1＝2P2 (B) P1＝P2

(C) P1'＝2P2' (D) P1'＞2P2'

5、一根电阻丝在通过2C的电量时，消耗电能是8J。若在相同时间内通过4C的电量，则该电阻丝两端所加电压U和该电阻丝在这段时间内消耗的电能E分别为 （ ）

A．U＝4V B．U=8V C．E＝16J D．E=32J

6、有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：

（1）电动机正常工作时的输出功率。

（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）

7、如图所示的电路中，电源电动势ε＝6V，内阻r＝1Ω，M为一直流玩具电动机，其电枢电阻R1=2Ω，限流电阻R2=3Ω，电压表示数为3.6V，求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率．

22

8、已知R1、R2都标有"4W 100Ω"字样，而R3标有"1W 100Ω"字样．按图中所示的电路连接，则A、B间允许消耗的最大电功率为 W．

人教版焦耳定律教案篇九：新课标人教版3-1选修三2.5《焦耳定律》WORD教案6

2.6 电阻定律

班级： 姓名： 组号：

【自学目标】

1.掌握电阻定律，并能进行有关的计算

2.理解电阻率的概念，知道电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量

【自学重难点】

1.电阻率概念的理解

2.电阻和电阻率的区别和联系

【知识连接】

1.欧姆定律和电阻的有关知识

2.控制变量法和实验探究法

【导学求思】

一、影响导体电阻的因素

1.在导体横截面积、材料相同的条件下，导体的电阻与长度成

2.在导体长度、材料相同的条件下，导体的电阻与横截面积成

3.导体的电阻还与导体的材料有关，在长度、横截面积相同时，材料不同，其电阻值

4.通过实验探究电阻与长度、横截面积、材料三个因素的关系，采用

二、电阻定律

1. 导体的电阻是导体本身的一种 ，它是由导体 决定的，

导体的电阻跟它的 有关；跟它的 有关；跟它的 有关。

2.公式： ，表示：

3、电阻定律：同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成 ，与它的

横截面积成 ；导体的电阻与 有关。表达式R= ，式中ρ

的一个重要的物理量。

3.R是比例系数，它与导体的材料有关，是表征 lU与R的区别 SI

4.电阻率 （1）物理意义：

（2）公式： ，单位： ，符号：

（3）各种材料的电阻率一般不同，纯金属的电阻率 ，合金的电阻率 。

（4）电阻率与温度的关系，电阻率往往随温度的变化而变化。金属的电阻率随温度升高而

，半导体和电介质的电阻率随温度的升高而 ，有些合金如锰铜、镍铜

的电阻率几乎不受温度变化的 ，当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻

率突然减小到零成为 。

例1 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长

ab=10 cm，bc=5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中

时，电流为1 A；若将C与D接入电压为U的电路中，则

电流为( )

A、4 A

C、

解析：设将A与B连入电路时，电阻为R1，C与D连入电路时电阻为R2，金属片厚度为h， B、2 A D、1 A 21 A 4

由电阻定律RLab 得R1 Sbch

bcR2 abh

所以R1∶R2=4∶1,故后者电流I2=4I1.

答案选A

例2 某用电器离供电电源距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，该输电线的横截面积最小值是( )

A、ρL/R

C、U/ρLI B、2ρLI/U D、2UL/Iρ

解析：输电线的总长为2L， 2L， S

2LI由题意知IR≤U，故S≥. U据电阻定律得R=ρ

正确答案为 B

例3如图所示，两只相同的白炽灯L1和L2串联接在电压恒定

的电路中.若L1的灯丝断了，经搭丝后与L2. 串联，重新接在原电

路中，则此时L1的亮度与灯丝未断时比较( )

A.不变 B.变亮 C.变暗 D.条件不足，无法判断

解析：设两灯电阻为R1和R2，外加电压为U，则灯L1消耗的电功率为

UP1I2R1RR21U2R1U2. 2R1R2R22RRR1212R122R2R12

灯L1断后重新搭接，R1变小，故上式中变量仅是R1. 222R2RR2注意到R1为常量，故当R12即R1R2时，R12最小，此时P1最R2R1R1R1

2R2小；当R1变小，则R1变大，结果P1变小，灯L1变暗. R1

所以，正确的答案是C.

【巩固练习】

一、课本P59的问题与练习

二、补充练习

1.下列

（ ） 关于电阻率的叙述，错误的是

A．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零

B．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的

C．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度

D．材料的电阻率随温度变化而变化

2．一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d，电阻为R。把它拉制成直径为d／10的均匀细丝后，

它

（ ） 的电阻变为

A．R／1000 B．R／100 C．100R D．10000R

3．用电器离电源L米，线路上的电流为I，为使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的

电阻率为ρ。那么，输电线的横截面积的最小值是 （ ） A.lR B．2lI C．UlI D．2UlI

4．一根阻值为R的均匀电阻丝，长为L，横截面积为S，设温度不变，在下列哪些情况下

其

（ ） 电阻值仍为R

A．当L不变，S增大一倍时 B．当S不变，L增大一倍时

C.当L和S都缩为原来的1/2时 D．当L和横截面的半径都增大一倍时。

5．有长度相同，质量相同，材料不同的金属导线A、B各一根。已知A的密度比B的大， A的电阻率比B的小。则A、B两根导线的电阻为 （ ）

A．RA＞RB B．RA＜RB C．RA= RB D．无法判断

6．一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121Ω，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应

是

（ ）

A．大于121Ω B．小于121Ω C．等于121Ω D.无法判断

7．关

( ) 于导体和绝缘体的如下说法正确的是

A．超导体对电流的阻碍作用等于零

B．自由电子在导体中走向移动时仍受阻碍

C．绝缘体接在电路中仍有极微小电流通过

D．电阻值大的为绝缘体，电阻值小的为导体

8.在一根长l=5m，横截面积S=3.5× 10m的铜质导线两端加2．5×10V电压。己知铜的

电阻率ρ=1.75×10Ω·m，则该导线中的电流多大？每秒通过导线某一横截面的电子数为

多少？

9．相距40km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800Ω，如果在A、B间的某处发生短

路，这时接在A处的电压表示数为10V，电流表的示数为40mA，求发生短路处距A处有多

远？如图所示。

-8-42-3

【拓展提高】

1.关于材料的电阻率，下列说法中正确的是( )

1A.把一根长导线截成等长的三段，每段的电阻率是原来的 3

B.金属的电阻率随温度的升高而增大

人教版焦耳定律教案篇十：新人教版九年级物理18.4《焦耳定律》教案

四、焦耳定律

教学目标：

1、知识和技能

知道在电流相同的条件下，电能转化成热能时的功率跟导体的电阻成正比。 知道利用和防止电热的场合和方法。

2、过程和方法

通过试验探究电流的热效应跟电阻大小的关系。

3、情感、态度、价值观

通过电热的利用和防止知识的学习，认识科学是有用的。

重、难点：

电流的热效应：电能„„热能

热效应的计算公式：P=I2R P=U2/R的使用。

教学器材：

电脑平台、电阻丝、开关、电源、导线

教学课时：1时

教学过程：

一、前提测评：

连接一个使电炉丝发热的电路。

二、导学达标：

引入课题：电炉丝、电饭煲发热的能量是哪里来的呢？

（课本99页如图示）

进行新课：

1、电流的热效应：

电能转化成热能的现象。

讨论：为什么电流相同的情况下，电炉丝热的发红，

而导线基本不发热？电流的热效应跟什么有关系？

学生猜想„„教师分析„„结论：

跟电阻的大小有一定的关系

（学生阅读99页试验）

2、影响热效应的因素：

22P=IU=IR P=IU=U/R

即：

讨论：热效应与电阻成正比？反比？

例：把阻值为6欧、8欧的电阻串联起来接在12V的

电路中，它们的实际功率各是多少？

解：R1=6欧 R2=8欧 U=12V

I=U/R=U/(R1+R2)=12V/14欧=6/7A

2P1=IU= IR1=

2P2=IU= IR2=

例：把阻值为6欧、8欧的电阻并联起来接在12V的电路中，它们的实际功率各是多少？ 结论：两公式都成立，一个是电流相同时使用（串联）；一个是电压相同时使用（并联）。

3、电热的利用和防止：

学生阅读即可

4、达标练习：课本后 “动手动脑学物理” 完成物理套餐中的本节内容。

小 结：根据板书，总结本节内容，明确重、难点。 课后活动：

完成物理套餐中课堂未完成的内容。

教学反思：