高二物理3-1焦耳定律教案

　　焦耳定律是重要的物理定律，它是能量守恒定律在電能和熱能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的高二物理3-1焦耳定律教案，歡迎參考!

　　高二物理教案：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電能和熱能轉(zhuǎn)換中的體現(xiàn)，本節(jié)在電學(xué)中是重要的概念之一。

　　二、教學(xué)目標(biāo)

　　(一)知識與技能

　　1、理解電功的概念，知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，理解電功的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

　　2、理解電功率的概念和公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

　　3、知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

　　(二)過程與方法

　　通過推導(dǎo)電功的計(jì)算公式和焦耳定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力。

　　(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀

　　通過電能與其他形式能量的轉(zhuǎn)化和守恒，進(jìn)一步滲透辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育。

　　三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

　　【教學(xué)重點(diǎn)】電功、電功率的概念、公式;焦耳定律、電熱功率的概念、公式。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

　　四、學(xué)情分析

　　學(xué)生學(xué)好這節(jié)知識是非常必要的， A.重點(diǎn)：理解電功和電功率和焦耳定律。B.難點(diǎn)：幫助學(xué)生認(rèn)識電流做功和電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量之間的區(qū)別和聯(lián)系是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)，防止學(xué)生亂套用公式。C.關(guān)鍵：本節(jié)的教學(xué)關(guān)鍵是做好通電導(dǎo)體放出的熱量與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)。在得出了焦耳定律以后介紹焦耳定律公式及其在生活、生產(chǎn)上的應(yīng)用

　　五、教學(xué)方法

　　等效法、類比法、比較法、實(shí)驗(yàn)法

　　六、課前準(zhǔn)備

　　燈泡(36 V，18 W)、電壓表、電流表、電源、滑動變阻器、電鍵、導(dǎo)線若干、投影儀、投影片、玩具小電機(jī)

　　七、課時(shí)安排

　　八、教學(xué)過程

　　(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑

　　(二)情景引入、展示目標(biāo)

　　教師：用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，請同學(xué)們列舉生活中常用的用電器，并說明其能量的轉(zhuǎn)化情況。

　　學(xué)生：(1)電燈把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能;

　　(2)電爐把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能;

　　(3)電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能;

　　(4)電解槽把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。

　　教師：用電器把電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程，就是電流做功的過程。電流做功的多少及電流做功的快慢與哪些因素有關(guān)呢?本節(jié)課我們學(xué)習(xí)關(guān)于電功和電功率的知識。

　　(三)合作探究、精講點(diǎn)播

　　1、電功和電功率

　　教師：請同學(xué)們思考下列問題

　　(1)電場力的功的定義式是什么?

　　(2)電流的定義式是什么?

　　學(xué)生：(1)電場力的功的定義式W=qU

　　(2)電流的定義式I=

　　教師：投影教材圖2.5-1(如圖所示)

　　如圖所示，一段電路兩端的電壓為U，由于這段電路兩端有電勢差，電路中就有電場存在，電路中的自由電荷在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流I，在時(shí)間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少?

　　學(xué)生：在時(shí)間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。

　　教師：這相當(dāng)于在時(shí)間t內(nèi)將這些電荷q由這段電路的一端移到另一端。在這個(gè)過程中，電場力做了多少功?

　　學(xué)生：在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt

　　教師：在這段電路中電場力所做的功，也就是通常所說的電流所做的功，簡稱電功。

　　電功：

　　(1)定義：在一段電路中電場力所做的功，就是電流所做的功，簡稱電功.

　　(2)定義式：W=UIT

　　教師：電功的定義式用語言如何表述?

　　學(xué)生：電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U，電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。

　　教師：請同學(xué)們說出電功的單位有哪些?

　　學(xué)生：(1)在國際單位制中，電功的單位是焦耳，簡稱焦，符號是J.

　　(2)電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號是kW•h.

　　教師：1 kW•h的物理意義是什么?1 kW•h等于多少焦?

　　學(xué)生：1 kW•h表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。

　　1 kW•h=1000 W×3600 s=3.6×106 J

　　說明：使用電功的定義式計(jì)算時(shí)，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時(shí)間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。

　　教師：在相同的時(shí)間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。例如，在相同時(shí)間里，

　　電流通過電力機(jī)車的電動機(jī)所做的功要顯著大于通過電風(fēng)扇的電動機(jī)所做的功。電流做功不僅有多少，而且還有快慢，為了描述電流做功的快慢，引入電功率的概念。

　　(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。

　　(2)定義式：P= =IU

　　(3)單位：瓦(W)、千瓦(kW)

　　[說明]電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”不同。電流做功快，但做功不一定多;電流做功慢，但做功不一定少。

　　教師：在力學(xué)中我們講功率時(shí)有平均功率和瞬時(shí)功率之分，電功率有無平均功率和瞬時(shí)功率之分呢?

　　學(xué)生分組討論。

　　師生共同總結(jié)：

　　(1)利用P= 計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。

　　(2)利用P=IU計(jì)算時(shí)，若U是某一時(shí)刻的電壓，I是這一時(shí)刻的電流，則P=IU就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。

　　教師：為什么課本沒提這一點(diǎn)呢?

　　學(xué)生討論，教師啟發(fā)、引導(dǎo)：

　　這一章我們研究的是恒定電流，用電器的構(gòu)造一定，通過的電流為恒定電流，則用電器兩端的電壓必是定值，所以U和I的乘積P不隨時(shí)間變化，也就是說瞬時(shí)功率與平均功率總是相等的，故沒有必要分什么平均功率和瞬時(shí)功率了。

　　[說明]利用電功率的公式P=IU計(jì)算時(shí)，電壓U的單位用V，電流I的單位用A，電功率P的單位就是W。

　　2、焦耳定律

　　教師：電流做功，消耗的是電能。電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能與電路中的電學(xué)元件有關(guān)。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，于是導(dǎo)體發(fā)熱。

　　設(shè)在一段電路中只有純電阻元件，其電阻為R，通過的電流為I，試計(jì)算在時(shí)間t內(nèi)電流通過此電阻產(chǎn)生的熱量Q。

　　學(xué)生：求解產(chǎn)生的熱量Q。

　　解：據(jù)歐姆定律加在電阻元件兩端的電壓U=IR

　　在時(shí)間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=I2Rt

　　由于電路中只有純電阻元件，故電流所做的功W等于電熱Q。

　　產(chǎn)生的熱量為

　　Q=I2Rt

　　教師指出：這個(gè)關(guān)系最初是物理學(xué)家焦耳用實(shí)驗(yàn)得到的，叫焦耳定律，同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過了。

　　學(xué)生活動：總結(jié)熱功率的定義、定義式及單位。

　　熱功率：

　　(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。

　　(2)定義式：P熱= =I2R

　　(3)單位：瓦(W)

　　[演示實(shí)驗(yàn)]研究電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。

　　(投影)實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

　　取一個(gè)玩具小電機(jī)，其內(nèi)阻R=1.0 Ω，把它接在如圖所示的電路中。

　　(1)先夾住電動機(jī)軸，閉合電鍵，電機(jī)不轉(zhuǎn)。調(diào)整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為0.50 V，記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。

　　(2)再松開夾子，使小電機(jī)轉(zhuǎn)動，調(diào)整滑動變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)為2.0 V(此電壓為小電機(jī)的額定電壓)，記下電流表的示數(shù)，算出小電機(jī)消耗的電功率和熱功率，并加以比較。