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高三物理教案:《焦耳定律》教学设计

时间:2019-01-11 12:48:31  来源:本站  作者:

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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?RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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?RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  (2)电功的常用单位有:千瓦时,俗称“度”,符号是kWh.RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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,RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  [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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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?RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  (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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  [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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  取一个玩具小电机,其内阻R=1.0 ,把它接在如图所示的电路中。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  (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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  (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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  【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RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  说明:灯泡是我们常用的用电器,解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值,指其额定值,即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值,由P额=U额I额可知,P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  【例2】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A。松开转轴,在线 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?RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  解析: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:RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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-I2R。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  【例3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的,潮差越大,海水流量越大,发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为3.6×107 kW。1980年8月,在浙江江厦建成第一座潮汐电站,装机量为3×103 kW,平均年发电量为1.7×107 kWh,其规模居世界第二位。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  (1)试根据上文中给出的数据,计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  (2)设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6 m,计算每次涨潮时流量是多大?(设潮汐电站的总能量转换效率为50%)RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  解析:(1)江厦潮汐电站功率为3×103 kW,年发电量为1.07×107 kWh,由公式W=Pt可算出每天满负荷工作的时间为RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

  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。RGU安圈网-B2B免费发布分类信息平台,让生意飞起来!

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