1、必修1北師大第1套 主編物理教科選修3-1第9期目標(biāo)要求1.理解電功的概念,知道電功是電場力對(duì)自由電荷所做的功.2.知道電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系,能區(qū)分電功和電熱.3.掌握電路中的能量轉(zhuǎn)化焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化重點(diǎn)、難點(diǎn)1.電功概念和焦耳定律的理解.2.電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系.3.純電阻電路和非純電阻電路中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系.1.電場力在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的 與電路中的 和通電 三者的乘積.用公式可以表示為W= .2.單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做 .用P表示電功率,有P=.進(jìn)而得到P= .這表示電流在一段電路上的電功率P等于這段電路兩端的 和電路中 的乘積.3.電流、電壓和

2、通電時(shí)間的單位分別是安培(A)、伏特(V)和秒(s),電功和電功率的單位分別是 和 .4.電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成 ,跟電阻值成 ,跟通電時(shí)間成 ,這個(gè)規(guī)律最初是焦耳用實(shí)驗(yàn)直接得到的,通常稱為 .電流通過電阻而產(chǎn)生的熱量稱為焦耳熱,熱量的表達(dá)式Q= .5.單位時(shí)間內(nèi)電阻通電發(fā)熱的功率稱為 .其表達(dá)式P= .6.當(dāng)電路中只有電阻時(shí),電功率 熱功率;當(dāng)電路中有電動(dòng)機(jī)、電解槽等用電器時(shí),電能要分別轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等.還有一部分轉(zhuǎn)化為電阻上發(fā)出的內(nèi)能,這時(shí)電功率 熱功率.一、電功電功率圖1【知識(shí)回顧】圖1表示一段很小的電路,電荷從左向右定向移動(dòng),它們從這段電路的左端移到右端所用的時(shí)間

3、記為t.在這段時(shí)間內(nèi)通過這段電路的總電荷量為 q=It,如果這段電路左右兩端的電勢差是U,在電荷q從左端移到右端的過程中,電場力做的功是W=qU.把q=It代入,可以得到電流做的功W= .教師說明:電場力在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U與電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積.即W=UIt.【情景1】電流I1在電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)中通電半小時(shí),做功72000 J;電流I2在洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)中通電2分鐘,做功12000 J.問題1哪個(gè)電流做的功較多?答: .問題2哪個(gè)電流做功較快?物理學(xué)中我們用什么物理量來表示電流做功的快慢?答: .問題3 我們能利用電功的公式W=UIt計(jì)算電流做的功,在力學(xué)

4、中我們學(xué)到了功率的公式P=,請同學(xué)們據(jù)此推導(dǎo)得出計(jì)算電功率的公式.答: .問題4我們經(jīng)常看到電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有“10 kW”,燈泡上標(biāo)有“220 V40 W”字樣,它們分別表示什么意義?答: .教師說明:1.電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積.即P=IU.2.用電器正常工作時(shí)的電壓叫額定電壓,用電器在額定電壓下工作的功率叫額定功率,用電器不能長時(shí)間在超過額定功率的條件下工作.用電器不在額定電壓下工作時(shí)實(shí)際消耗的功率叫做實(shí)際功率.二、焦耳定律熱功率閱讀教材第64頁“焦耳定律 熱功率”的內(nèi)容,回答下列問題.問題5正電荷僅在電場力的作用下從電勢高處運(yùn)動(dòng)到電勢低處,電荷的

5、電勢能怎樣變化?動(dòng)能怎樣變化?答: .問題6在通電的金屬導(dǎo)體中,自由移動(dòng)的電荷是自由電子,自由電子在電場力的作用下,動(dòng)能會(huì)一直增大嗎?為什么?答: .問題7正離子獲得動(dòng)能后,它的熱運(yùn)動(dòng)加劇,金屬導(dǎo)體的溫度升高,內(nèi)能增大,增加的內(nèi)能是什么能轉(zhuǎn)化來的?答: .問題8在一段只有電阻元件的電路中,電場力所做的功W與電流通過這段電路時(shí)產(chǎn)生的熱量Q具有什么關(guān)系?再根據(jù)歐姆定律U=IR,推導(dǎo)得出電阻上產(chǎn)生的熱量Q.答: .教師說明:1.電流通過電阻產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟電阻成正比,跟通電時(shí)間成正比.這個(gè)規(guī)律叫做焦耳定律.數(shù)學(xué)表達(dá)式是Q=I2Rt.2.在純電阻電路中電功等于電熱,純電阻用電器有電飯

6、鍋、電烙鐵、電爐等.在非純電阻電路中電功大于電熱,非純電阻用電器有電解槽、電動(dòng)機(jī)等.3.公式W=UIt、Q=I2Rt和Q=t,在純電阻電路中是通用的,在非純電阻電路中計(jì)算總功一般用W=UIt,計(jì)算電熱用Q=I2Rt或Q=t.問題9電熱水壺甲用10分鐘就可以把2升水燒開,而電熱水壺乙需要用20分鐘才能把2升水燒開,這個(gè)例子說明不同的電熱水壺?zé)_2升水用的時(shí)間不同,物理學(xué)上用什么物理量來描述這種不同呢?答: .問題10由焦耳定律的表達(dá)式Q=I2Rt和P=.推導(dǎo)得出熱功率P熱的表達(dá)式.答: .教師說明:1.電阻通電時(shí)所產(chǎn)生的熱量與產(chǎn)生這些熱量所用時(shí)間的比值叫做熱功率.表達(dá)式為P熱=I2R.2.P熱=

7、I2R和P=UI都能計(jì)算功率,電路是純電阻電路時(shí),兩公式都可用,在非純電阻電路中,P=UI計(jì)算的常常是電路的總功率,P熱=I2R計(jì)算的是電路中的發(fā)熱功率.三、電路中的能量轉(zhuǎn)化圖2【情景2】在如圖2所示的電路中,電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,定值電阻的為R,電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為RM,電路中的電流為I.問題11電源是提供電能的,在這個(gè)電路中,電源產(chǎn)生的電能都轉(zhuǎn)化成了什么能?答: .問題12電源內(nèi)部非靜電力所做的功與閉合電路中消耗的電能有什么關(guān)系?答: .【案例探究1】一根電阻絲通過2 C的電荷量時(shí),所消耗的電能是8 J;若在相同的時(shí)間內(nèi)通過4 C的電荷量時(shí),該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是( )A.4

8、 V16 JB.8 V16 JC.4 V32 JD.8 V32 J解析:設(shè)通電時(shí)間為t,根據(jù)q=It和W=UIt,可得電壓U=4 V;再根據(jù)歐姆定律U=IR,若在相等的時(shí)間內(nèi)通過4 C的電荷量時(shí),則電流變成原來的兩倍,電壓也變?yōu)樵瓉淼膬杀?即8 V;功率變?yōu)樵瓉淼?倍,即32 J.本題正確答案為D.【案例探究2】理發(fā)用的電吹風(fēng)由電動(dòng)機(jī)和電熱絲組成,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng),電熱絲給空氣加熱,熱風(fēng)將頭發(fā)吹干. 設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R1,它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián),接到直流電源上,電動(dòng)機(jī)兩端電壓為U,通過的電流為I,消耗的電功率為P,則有( )A.IU P B.IUI2(R1+R2)解析:電吹風(fēng)消耗的功

9、率P=UI,電動(dòng)機(jī)線圈上的發(fā)熱功率P1=I2R1,電熱絲的發(fā)熱功率P2=I2R2,由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)外輸出的還有機(jī)械功率P機(jī),消耗的功率P=P1+P2+P機(jī),本題正確答案為D.1.下列用電器屬于純電阻用電器的是( )A.電風(fēng)扇和電吹風(fēng)B.白熾燈、電烙鐵和電熱毯C.洗衣機(jī)和電冰箱D.電解槽2.對(duì)于接入電路的不同燈泡而言,亮度大的燈泡是( )A.通過電流大的燈泡B.兩端電壓大的燈泡C.電阻大的燈泡D.消耗電功率大的燈泡3.在如圖3所示的電路中,輸入電壓U恒為12 V, 燈泡L標(biāo)有“6 V 12 W”字樣,電動(dòng)機(jī)線圈電阻RM=0.50 .電路接通后,燈泡恰能正常發(fā)光,求.(1)流過電動(dòng)機(jī)線圈的電流.

10、(2)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻兩端的電壓.(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率和電功率.圖34.圖4為一款簡易的iphone4充電器,其電池充電的電路圖可簡化為圖5.充電電壓U=5 V,假設(shè)電池組的內(nèi)阻r=0.2 ,分壓電阻R=0.8 ,電流表內(nèi)阻不計(jì),充電的電流I=1 A. 問:這時(shí)轉(zhuǎn)化為電池組的電能的功率是多少?一、選擇題1.在“測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中,為單元測試卷（三）了使實(shí)驗(yàn)效果明顯且不會(huì)損害儀器,應(yīng)選擇( )A.內(nèi)阻較大的普通干電池B.內(nèi)阻較小的普通干電池C.小型交流發(fā)電機(jī)D.小型直流發(fā)電機(jī)2.關(guān)于電功和電熱,下列說法正確的是( )A.電功的實(shí)質(zhì)是導(dǎo)體中的恒定電場對(duì)自由電荷的靜電力所做的功B.電

11、功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度C.電流通過電路中的任何用電器,電流在用電器中所做的功等于用電器發(fā)出的熱量D.電功的公式W=IUt和電熱的公式Q=I2Rt在任何電路中都可以通用3.有三個(gè)用電器,分別為日光燈、電烙鐵和電風(fēng)扇,它們的額定電壓和額定功率均為“220 V 60 W”.現(xiàn)讓它們在額定電壓下工作相同時(shí)間,則( )A.日光燈產(chǎn)生的熱量最多B.電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多C.電風(fēng)扇產(chǎn)生的熱量最多D.三個(gè)用電器產(chǎn)生的熱量一樣多4.如圖1所示,虛線框內(nèi)是一個(gè)未知電路,測得它a、b兩端點(diǎn)之間的電阻是R,在a、b之間加上電壓U,測得流過這個(gè)電路的電流為I,則未知電路的電功率一定是( )圖1A.I2R B. C

12、.UI D.UI-I2R圖25.在生活中會(huì)遇到這樣的事,手電筒里的電池用舊了,舍不得扔掉,便裝一節(jié)新電池配一節(jié)舊電池繼續(xù)使用,測量可以發(fā)現(xiàn)新舊電池的電動(dòng)勢確實(shí)相差不大,而新舊電池的內(nèi)阻相差較大,設(shè)數(shù)據(jù)如下:新電池E1=1.5 V,r1=1.0 ,舊電池的電動(dòng)勢仍近似認(rèn)為E2=1.5 V,r2=5.0 (實(shí)際可能更大),手電筒小燈泡的型號(hào)為“3 V 3 W”,按照如圖2方式連接(電池串聯(lián)E總=E1+E2,r總=r1+r2)以后,下列說法正確的是( )A.新電池的總功率比舊電池的總功率大B.這種方式連接能更充分地利用舊電池的電能C.小燈泡的亮度比用兩節(jié)新電池來供電稍有減弱D.舊電池變成了消耗電能的

13、用電器二、非選擇題6. 在用電壓表和電流表測量電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,有下列器材可供選用:A.干電池1節(jié)B.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為20 )C.滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為1 k)D.電壓表(量程03 V)E.電流表(量程00.6 A)F.電流表(量程03 A)G.開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選 .(填器材前的序號(hào))(2)為了最大限度地減小實(shí)驗(yàn)誤差,請?jiān)O(shè)計(jì)最合理的實(shí)驗(yàn)電路并在下面的虛線框中畫出該實(shí)驗(yàn)的電路圖.(3)某同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示,試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖3中畫出U-I圖線,根據(jù)圖線得到被測電池的電動(dòng)勢E= V,內(nèi)電阻r= . 123456I/A0.100

14、.150.200.250.300.40U/V1.321.261.181.131.040.93一、選擇題1.下面給出了幾種用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理方法,其中既科學(xué)、直觀,又能減小偶然誤差的方法是( )A.測出兩組I、U的數(shù)據(jù),代入方程組E=U1+I1r和E=U2+I2r中,既可求出E和rB.多測幾組I、U的數(shù)據(jù),求出幾組E和r,最后分別求出其平均值C.測出多組I、U的數(shù)據(jù),畫出U-I圖像,再根據(jù)圖像求E、rD.多測出幾組I、U的數(shù)據(jù),分別求出I和U的平均值,用電壓表測出開路時(shí)的路端電壓即為電動(dòng)勢E,再用閉合電路的歐姆定律求出內(nèi)阻r圖12.某學(xué)生用電流表和電壓表測干電池的電動(dòng)勢

15、和內(nèi)阻時(shí),所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為020 ,連接電路的實(shí)物圖如圖1所示.該學(xué)生接線中錯(cuò)誤或不規(guī)范的做法是( )A.滑動(dòng)變阻器不起變阻作用B.電流表接線有錯(cuò)C.電壓表量程選用不當(dāng)D.電壓表接線不妥圖23.用如圖2所示的電路測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻時(shí),若有兩只量程相同的電壓表、,內(nèi)阻分別為RV1、RV2,且RV1RV2;兩只量程相同的電流表、,內(nèi)阻分別為RA1、RA2,且RA1RA2,在實(shí)驗(yàn)中,為了使E、r的測量值更精確一些,選擇電表的組合方式可以是( ) A.與 B.與 C.與 D.與 圖34.如圖3所示,電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器,已知R0r.為使R0上消耗的電功

16、率最大,應(yīng)將變阻器阻值調(diào)整到( )A.R0 B.R0+rC.R0-r D.0圖45.如圖4所示,有一內(nèi)阻為4.4 的電解槽和一盞標(biāo)有“110 V 60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電源兩端,若燈泡正常發(fā)光,則( )A.電解槽消耗的電功率為120 WB.電解槽的發(fā)熱功率為60 WC.電解槽消耗的電功率為60 WD.電路消耗的總功率為60 W二、非選擇題6.某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,使用的器材還包括定值電阻(R0=5 )一個(gè),開關(guān)兩個(gè),導(dǎo)線若干,實(shí)驗(yàn)原理圖如圖5所示.(1)在圖6的實(shí)物圖中,已正確連接了部分電路,請完成余下電路的連接.(用筆畫線代替導(dǎo)線)(2)請完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟.圖7A.檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零;調(diào)節(jié)電阻箱,示數(shù)如圖7所示,讀得電阻值是 ;B.將開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2斷開,電壓表的示數(shù)是1.49 V;C.將開關(guān)S2 ,電壓表