新课标人教版选修3-1第二章恒定电流2.5焦耳定律教学课件共47张PPT(共44张PPT).ppt

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1、Unit2恒定电流恒定电流 灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来这是为什么来这是为什么?假如在照明电路中接入大功率的电炉，假如在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？甚至引起火灾。这又是为什么？导体中有电流通过的时候，导体要发热，导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做这种现象叫做电流的热效应电流的热效应。物理

2、来自生活物理来自生活a、电流流过电炉、电流流过电炉b、电流流过电解槽、电流流过电解槽c、电流流过电风扇、电流流过电风扇电能转化为热能。电能转化为热能。电能转化为化学能和热能电能转化为化学能和热能 电能转化为机械能和热能电能转化为机械能和热能 l电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能 电流做功电流做功分析下列现象，其能量是如何转化的分析下列现象，其能量是如何转化的?一一 1 1、纯电阻电路、纯电阻电路2 2、非纯电阻电路、非纯电阻电路W=qUq=ItW=UIt 恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。势能减小，其它形式的能增加。电

3、流做功的实质是什么？电流做功的实质是什么？适用于任何用电器。适用于任何用电器。适用于任何用电器。适用于任何用电器。提高认识：（1）电流做功的本质是静电力做功；（2）根据静电场的电势差的定义式推出电流做功的表达式。2 2、度量方式：、度量方式：、度量方式：、度量方式：电势能减小量在数值上等于电功。电势能减小量在数值上等于电功。电势能减小量在数值上等于电功。电势能减小量在数值上等于电功。5 5、单位、单位、单位、单位：J kWh1 1、物理意义：、物理意义：、物理意义：、物理意义：量度电能转化为其它形式的能的多少。量度电能转化为其它形式的能的多少。量度电能转化为其它形式的能的多少。量度电能转化为其

4、它形式的能的多少。二、电功二、电功3 3、计算公式：、计算公式：、计算公式：、计算公式：4 4、标量、标量、标量、标量任意电路任意电路任意电路任意电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路三、电功率三、电功率2 2、度量方式：、度量方式：、度量方式：、度量方式：1 1、物理意义：、物理意义：、物理意义：、物理意义：反映电流（静电力）做功的快慢程度。反映电流（静电力）做功的快慢程度。反映电流（静电力）做功的快慢程度。反映电流（静电力）做功的快慢程度。4 4、单位、单位、单位、单位：W kW3 3、标量：、标量：、标量：、标量：标量标量标量标量任意电路任意电路任意电路任意电路纯电阻电路纯电阻电路

5、纯电阻电路纯电阻电路四、焦耳定律四、焦耳定律2、理论和实验依据：、理论和实验依据：1、研究内容、研究内容：电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关系。电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关系。（1）焦耳最早通过实验证明。焦耳最早通过实验证明。（2）理论推导。理论推导。任意电路任意电路任意电路任意电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路纯电阻电路3、内容：内容：电流通过某导体，在时间电流通过某导体，在时间t内产生的热量内产生的热量,跟电跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。表达式表达式4、适用条件：、适用条件：任何用电器。任何用电器。五、电功和电热的比较五、电功和电

6、热的比较 例例1.要使要使“110V，40W”、“110V，100W”的两的两种灯泡接在种灯泡接在220V的电路中都能正常发光，选择的电路中都能正常发光，选择哪个电路；哪个最省电？哪个电路；哪个最省电？L1L1L1L1L1L2L2L2L2L2220V220V220V220V可以可以可以可以正常发光：达到额定电压、额定电流正常发光：达到额定电压、额定电流省电省电 例例2.一台一台电风电风扇，内阻扇，内阻为为20，接上，接上220V电压电压后，后，消耗的功率是消耗的功率是66W。求：。求：（1）电风电风扇正常工作扇正常工作时时通通过电动过电动机的机的电电流流强强度。度。（2）电风电风扇正常工作扇正

7、常工作时转时转化化为为机械能和内能的功机械能和内能的功率，率，电电机的效率。机的效率。（3）如果接上）如果接上电电源后，扇叶被卡住，不能源后，扇叶被卡住，不能转动转动，求求这时这时通通过电动过电动机的机的电电流，以及流，以及电动电动机消耗的机消耗的电电功功率和率和发热发热功率。功率。分清输入电功率、消耗热功率、输出机械功率及它们分清输入电功率、消耗热功率、输出机械功率及它们分清输入电功率、消耗热功率、输出机械功率及它们分清输入电功率、消耗热功率、输出机械功率及它们之间的守恒关系是关键之间的守恒关系是关键之间的守恒关系是关键之间的守恒关系是关键电热电热1.1.电功电功WW 定义：定义：在一段电路

8、中电场力所做的功在一段电路中电场力所做的功,也就是通常也就是通常 说的电流所做的功说的电流所做的功,简称电功简称电功.公式：公式：W=UW=UI It t 单位：单位：J J 2.2.电功率电功率P P 定义：定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率单位时间内电流所做的功叫做电功率 公式：公式：P=W/t=UP=W/t=UI I 单位：单位：WWkWkWhkWh1kWh=3.6101kWh=3.6106 6J J小结：电功和电功率、电热和热功率小结：电功和电功率、电热和热功率 3.3.焦耳定律焦耳定律 内内容容：电电流流通通过过某某导导体体，在在时时间间t t内内产产生生的的热热量量,跟跟电电流

9、的平方、导体的电阻和通电时间成正比。流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。公式：公式：Q=Q=I I2 2RtRt 公式：公式：P P热热=Q/t=Q/t=I I2 2R R 单位：单位：W kWW kW4.4.热功率：热功率：P P热热 导体在单位时间内发出的热量导体在单位时间内发出的热量A组能力训练题组能力训练题11.用用电电器两端器两端电压电压220V，这这意味着意味着 ()A.1A电电流通流通过过用用电电器器时时，消耗的，消耗的电电能能为为220JB.1C正正电电荷通荷通过过用用电电器器时时，产产生生220J的的热热量量C.1A电电流通流通过过用用电电器器时时，电电流的流的发热发热功率

10、功率为为220WD.1C正正电电荷从荷从电势电势高端移到高端移到电势电势低端低端时时，电场电场力做功力做功220JDA组能力训练题组能力训练题22.关于关于电电功，下列功，下列说说法中正确的有法中正确的有 ()A.电电功的功的实质实质是是电场电场力所做的功力所做的功B.电电功是功是电电能能转转化化为为内能的量度内能的量度C.电场电场力做功是力做功是电电能能转转化成其他形式能量的量化成其他形式能量的量度度D.电电流通流通过电动过电动机机时时的的电电功率和功率和热热功率相等功率相等ACA组能力训练题组能力训练题33.一灯泡一灯泡标标有有“220V，100W”字字样样将其接到将其接到110V的的电电

11、源上源上(不考不考虑虑灯泡灯泡电电阻的阻的变变化化)，则则有有 ()A.灯泡的灯泡的实际实际功率功率为为50WB.灯泡的灯泡的实际实际功率功率为为25WC.通通过过灯泡的灯泡的电电流流为额为额定定电电流的流的1/2D.通通过过灯泡的灯泡的电电流流为额为额定定电电流的流的1/4B CA组能力训练题组能力训练题44.下下图电图电路中，路中，电电灯灯L1、L2都都标标有有“220V,100W”;电电灯灯L3、L4都都标标有有“220V，40W”将将A、B两端两端接入接入电电源，最暗的灯是源，最暗的灯是()AL1 BL2 CL3 DL4ABL1L2L3L4CA组能力训练题组能力训练题55.把两个相同的

12、把两个相同的电电灯分灯分别别接在接在图图中甲、乙两个中甲、乙两个电电路里，路里，调节调节滑滑动变动变阻器，使两灯都正常阻器，使两灯都正常发发光光,两两电电路中消耗的路中消耗的总总功率分功率分别为别为P甲甲和和P乙乙，可以断，可以断定定 ()A.P甲甲P乙乙 B.P甲甲R。BB组能力训练题组能力训练题66、某一用直流、某一用直流电动电动机提升重物的装置如上机提升重物的装置如上图图所所示，重物示，重物质质量量m=50kg，电电源提供恒定源提供恒定电压电压U=110V，不，不计计各各处处摩擦，当摩擦，当电动电动机以机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物的恒定速度向上提升重物时时，电电路中路中电

13、电流流强强度度I=5A，求，求电动电动机机线线圈圈电电阻阻R（g=10m/s2）。）。vU=110VP电电=P热热+P机机其中机械功率：其中机械功率：P机机=mgv=50100.9=450瓦瓦 电电功率：功率：P电电=UI=1105=550瓦瓦P热热=P电电-P机机=550-450=100瓦瓦P热热=I2R=100瓦瓦电动电动机机线线圈的圈的电电阻阻为为4。解：解：R=4B组能力训练题组能力训练题77.如如图图所示是所示是电饭煲电饭煲的的电电路路图图，S1是一个控温开是一个控温开关关,手手动闭动闭合后，当此开关温度达到居里点合后，当此开关温度达到居里点（103）时时，会自，会自动动断开。断开。

14、S2是一个自是一个自动动控温开控温开关，当温度低于关，当温度低于60时时会自会自动闭动闭合；温度高于合；温度高于80时时，会自，会自动动断开。断开。红红灯是加灯是加热时热时的指示灯，的指示灯，黄灯是保温黄灯是保温时时的指示灯。分流的指示灯。分流电电阻阻R1R2500，计计算加算加热电热电阻阻丝丝R350，两灯，两灯电电阻不阻不计计。（1）根据）根据电电路分析，叙述路分析，叙述电饭煲电饭煲煮煮饭饭的全的全过过程程 （包括加（包括加热热和保温的和保温的过过程）。程）。（2）简简要回答，如果不要回答，如果不闭闭合合开关开关S1,电饭煲电饭煲能将能将饭饭煮熟煮熟吗吗？（3）计计算加算加热热和保温两种状

15、和保温两种状态态下下,电饭煲电饭煲的消耗功率之比。的消耗功率之比。S1S2R3R1R2黄灯黄灯红红灯灯电电源源220V由于由于电饭煲电饭煲散散热热，待温度下降至，待温度下降至60时时，S2自自动闭动闭合，合，电饭煲电饭煲重新重新处处于加于加热热状状态态，待温度上，待温度上升到升到80时时，又自，又自动动断开，断开，电饭煲电饭煲再次再次处处于保于保温状温状态态。解：解：（1）电饭煲电饭煲盛上食物后，接上盛上食物后，接上电电源，源，S2自自动闭动闭合，同合，同时时把手把手动动开关开关S1关关闭闭，这时这时黄灯被短路黄灯被短路红红灯亮，灯亮，电饭煲处电饭煲处于加于加热热状状态态，加加热热到到80时时

16、，S2自自动动断开，断开，S1仍仍闭闭合，待合，待电电饭煲饭煲中水中水烧烧干后，温度升高到干后，温度升高到103时时，开关，开关S1自自动动断开，断开，这时饭这时饭已煮熟，黄灯亮，已煮熟，黄灯亮，电饭煲电饭煲处处于保温状于保温状态态。（3）加）加热时电饭煲热时电饭煲消耗的消耗的电电功率功率保温保温时电饭煲时电饭煲消耗的消耗的电电功率功率为为从而有从而有如果不如果不闭闭合开关合开关S1，开始，开始S2总总是是闭闭合的，合的，R1被被短路，功率短路，功率为为P1，当温度上升到，当温度上升到80时时，S2自自动动断开，功率降断开，功率降为为P2，温度降低到，温度降低到60，S2自自动闭动闭合。温度只

17、能在合。温度只能在6080之之间变间变化化,不能不能把水把水烧烧开，不能煮熟开，不能煮熟饭饭。（2）如果不）如果不闭闭合开关合开关S1,电饭煲电饭煲不能将不能将饭饭煮熟煮熟返回返回课堂互动讲练课堂互动讲练纯电纯电阻阻电电路的分析与路的分析与计计算算例例例例1 1 定定两两只只标标有有“110 V 40 W”的的灯灯泡泡L1和和标标有有“110 V 100 W”的的灯灯泡泡L2及及一一只只最最大大阻阻值值为为500 的的滑滑动动变变阻阻器器R，将将它它们们接接在在220 V的的电电路路中中，在在图图253所示的几种接法中，最合理的是所示的几种接法中，最合理的是()图图253返回返回【思思路路点点

18、拨拨】该该题题所所谓谓的的最最合合理理就就是是既既能能使使两两个个灯灯泡泡正正常常发发光光，又又能能使使滑滑动动变变阻阻器器消消耗耗的的功功率率最小，此最小，此时电时电路中的路中的电电流流应该应该最小最小【精【精讲讲精析】精析】由由L1(110 V,40 W)，L2(110 V,100 W)，可知，可知R1R2，由串、并，由串、并联电联电流流电压电压特点可知特点可知A、D中中L1、L2一定不会同一定不会同时时正常正常发发光，光，虽虽然然B、C能使能使L1、L2同同时时正常正常发发光，但光，但B中中P总总2(P1P2)，C中中P总总2P2，所以，所以选选C.【答案】【答案】C返回返回【题题后反思

19、】后反思】求解求解这类问题这类问题，首先要明确，首先要明确电电路中各元件之路中各元件之间间的的连连接关系，再利用串、接关系，再利用串、并并联电联电路的一些性路的一些性质质和功率分配关系求出和功率分配关系求出各元件消耗的功率各元件消耗的功率电电路中消耗的路中消耗的总总功率等功率等于各元件消耗的功率之和于各元件消耗的功率之和返回返回变变式式训训练练1如如图图254所所示示，R1和和R2都都是是“4 W,100”的的电电阻阻，R3是是“1 W,100”的的电电阻，阻，则则AB间间允允许许消耗的最大功率是消耗的最大功率是_W.图图254返回返回答案答案：6返回返回 在研究微型在研究微型电动电动机的性能

20、机的性能时时，可采用如，可采用如图图255所示的所示的实验电实验电路当路当调节调节滑滑动变动变阻器阻器R，使，使电动电动机停止机停止转动时转动时，电电流表和流表和电压电压表的示表的示数分数分别为别为0.5 A和和1.0 V；重新；重新调节调节R，使，使电动电动机机恢复正常运恢复正常运转时转时，电电流表和流表和电压电压表的示数分表的示数分别别为为2.0 A和和15.0 V求求这这台台电动电动机正常运机正常运转时转时的的输输出功率和出功率和电动电动机的机的线线圈圈电电阻阻非非纯电纯电阻阻电电路的分析和路的分析和计计算算例例例例2 2图图255返回返回【思路点【思路点拨拨】解答本解答本题应题应把握以

21、下两点：把握以下两点：(1)电电动动机机不不转转时时相相当当于于纯纯电电阻阻，由由欧欧姆姆定定律律求求线线圈圈电电阻阻(2)根据能量守恒求根据能量守恒求电动电动机正常运机正常运转时转时的的输输出出功率功率返回返回返回返回【答案】【答案】22.0 W2【规规律律总结总结】对对于于纯电纯电阻阻电电路和非路和非纯电纯电阻阻电电路路应应从能量从能量转转化的角度区分，而不能化的角度区分，而不能简单简单地地认认为为只要是只要是电动电动机的机的电电路就是非路就是非纯电纯电阻阻电电路当路当电动电动机不机不转动时转动时，消耗的，消耗的电电能全部能全部转转化化为为内能，内能，此此时时它就是一个它就是一个纯电纯电阻

22、当阻当电动电动机机转动时转动时，消，消耗的耗的电电能能转转化化为为机械能和内能，此机械能和内能，此时电时电路才是路才是非非纯电纯电阻阻电电路路返回返回变变式式训训练练2如如图图256所所示示，电电路路电电压压为为60 V，内内阻阻不不计计，电电阻阻R2，电电动动机机的的内内阻阻R01.6，电电压压表表的的示示数数为为50 V，电电动动机机正正常常工工作作，求求电动电动机的机的输输出功率出功率图图256返回返回答案答案：210 W思考：思考：我们知道白炽灯是纯电阻器件，我们知道白炽灯是纯电阻器件，我们知道白炽灯是纯电阻器件，我们知道白炽灯是纯电阻器件，但是我们日常生活中的的确确看但是我们日常生活

23、中的的确确看但是我们日常生活中的的确确看但是我们日常生活中的的确确看到白炽灯发出光。这不是矛盾吗到白炽灯发出光。这不是矛盾吗到白炽灯发出光。这不是矛盾吗到白炽灯发出光。这不是矛盾吗？其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达其工作原理是：电流通过灯丝（钨丝，熔点达3000300030003000以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热以上）时产生热量，螺旋状的灯丝不断将热量聚集，使得灯丝的温度达量聚集，使得灯丝的温度达量聚集，使得灯丝的温度达量

24、聚集，使得灯丝的温度达2000200020002000以上，灯丝在处以上，灯丝在处以上，灯丝在处以上，灯丝在处于白炽状态时，就发出光芒。于白炽状态时，就发出光芒。于白炽状态时，就发出光芒。于白炽状态时，就发出光芒。从能量的转换角度看，电灯发光时，大量的从能量的转换角度看，电灯发光时，大量的从能量的转换角度看，电灯发光时，大量的从能量的转换角度看，电灯发光时，大量的电能将转化为热能，只有极少一部分可以转化为电能将转化为热能，只有极少一部分可以转化为电能将转化为热能，只有极少一部分可以转化为电能将转化为热能，只有极少一部分可以转化为有用的光能。有用的光能。有用的光能。有用的光能。目前在所有日常生活

25、的用电照明灯具中，白炽灯目前在所有日常生活的用电照明灯具中，白炽灯目前在所有日常生活的用电照明灯具中，白炽灯目前在所有日常生活的用电照明灯具中，白炽灯的效率是最低的，白炽灯会把消耗能量中的大部的效率是最低的，白炽灯会把消耗能量中的大部的效率是最低的，白炽灯会把消耗能量中的大部的效率是最低的，白炽灯会把消耗能量中的大部分（超过分（超过分（超过分（超过90%90%90%90%）转化成无用的热能，只少于）转化成无用的热能，只少于）转化成无用的热能，只少于）转化成无用的热能，只少于10%10%10%10%的能量会成为光能。的能量会成为光能。的能量会成为光能。的能量会成为光能。2011201120112011年年年年8 8 8 8月，发改委公布月，发改委公布月，发改委公布月，发改委公布中国淘汰白炽灯路线图中国淘汰白炽灯路线图中国淘汰白炽灯路线图中国淘汰白炽灯路线图（征求意见稿）（征求意见稿）（征求意见稿）（征求意见稿），从，从，从，从2016201620162016年年年年10101010月月月月1 1 1 1日起，禁止销日起，禁止销日起，禁止销日起，禁止销售和进口售和进口售和进口售和进口15151515瓦及以上普通照明用白炽灯。瓦及以上普通照明用白炽灯。瓦及以上普通照明用白炽灯。瓦及以上普通照明用白炽灯。