（人教版）选修3-1物理 2.5《焦耳定律》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 2.5《焦耳定律》ppt课件内容摘要：

1、第 5节 焦耳定律 1 理解电功及电功率 ， 理解电能和其他形式的能量转化的关系 2 知道焦耳定律的物理意义 ， 掌握焦耳定律在生活中的应用 3 从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别 ， 知道纯电阻电路和非纯电阻电路 要点一 电功和电功率 1 电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压 U、 电路中的电流 (2)公式： W (3)国际单位：焦 ， 符号： J. (4)实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功 (5)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程 ， 电流做了多少功 ， 表明就有多少电能转化为其他形式的能 即电功是电能转化为其他形式的能的量度 W 2、 2 电功率 (1) 定义：单位时间内电流所做的功 (2) 公式： P (3) 单位：瓦， 符号： W. (4) 意义：表示电流做功的快慢 (5)额定功率和实际功率 用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率 当用电器两端电压达到额定电压 ， 电流达到额定电流 电功率也达到额定功率 且 额 用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率 为了使用电器不被烧毁 ， 要求实际功率不能大于其额定功率 3 串 、 并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率 分配 P 1P 2R 1R 2P 1P 2R 2R 1功率 关系 P P 1 P 2 P n P P 1 P 2 P n “ 负载 ” 、 “ 3、 负荷 ” 与 “ 电阻 ” 的区别 “ 负载 ” 或 “ 负荷 ” 是对用电器功率特征的一种习惯称谓 通常说 “ 负载 ” 或 “ 负荷 ” 大 ， 是指用电器的功率大 ， 并不是用电器的 “ 电阻 ” 大 在一般情况下 ， “ 负载 ” 大的用电器电阻反而小 ， 如 “ 220 V 60 W” 与“ 220 V 100 W” 的两个灯泡 ， 后者功率较大 ， 电阻却较小 要点二 焦耳定律 1 焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比 ， 跟导体的电阻及通电时间成正比 (2)公式： Q (3)单位：焦耳 ， 符号是 J. (4)焦耳定律的微观解释：在电场力的作用下 ， 4、 金属中做定向移动的自由电子频繁地与金属正离子发生碰撞 ，不断地把定向移动的动能传递给正离子 ， 使离子热运动加剧 ， 从而把电能转化为内能 ， 温度升高 (5)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能 电热是电能转化为内能的量度 只要电路中有电阻元件 ， 电流通过电路时必产生电热 ， 焦耳定律是一切电路中计算电热的普适公式 2 热功率 (1) 定义：单位时间内的发热量叫热功率 (2) 表达式：热功率即电能转化为内能的功率 P 2R . (3) 单位：瓦特，符号 W. (4) 实质：电能转化为内能的功率 3 纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)两种电路的比较 两种电路 比较内容 纯电阻 5、电路 非纯电阻电路 元件 特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器 欧姆定律 服从欧姆定律 I U I 电流做功电能全部转化为电热 电流做功电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 (2)电功与电热 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路 ， 计算电功时都用 W 功率都用 P 热量都用 Q 热功率都用 P 若用变形式时 ， 就要考虑是否是纯电阻电路 关于电功和电热 ， 下面说法正确的是 ( ) A 任何电路中的电功 W 电热 Q 且 W Q B 任何电路中的电功 W 电热 Q 且 题 型 1 电 6、功、电热的理解 C 电功 W Q D 电功 W 电热 Q 只适用于纯电阻电路 【 分析 】 W 【 解析 】 W Q 在纯电阻电路中 ， W Q， 在非纯电阻电路中 ， W 【 答案 】 B 【 方法总结 】 处理电路中的能量转化问题时 ， 一要明确电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路 ， 二要清楚题目求解的是电功还是电热 ， 再选用相应的公式求解 某种材料的圆柱形金属导体两端加上电压 通过电流为 I， 导体中的自由电子的移动速率为 v， 则 ( ) A B C 导体上电功率与 D 电流在导体上做功大于焦耳热 变式训练 1析： 电流的微观表达式为 I v ，即 v 与电流大小成正比， A 选项错误 7、；由欧姆定律可知， I U ，故速率 v U ， B 选项正确；金属导体属于纯电阻电路，电功率 P 电压的平方成正比，电流在导体上做功等于焦耳热， C 、 D 选项错误。 答案： B 某投影机有 10个相同的强光灯 24 V 200 W” )和 10个相同的指示灯 220 V 2 W” )， 将其连接在 220 电路如图 ， 若工作一段时间后 ， 则 ( ) 题 型 2 纯电阻电路中电功、电功率的分析与计算 A B C 其他指示灯的功率减小 D 其他指示灯的功率增大 【解析】 由电路图知 1并联、 2并联 然后它们再串联接在 220 V 交流电源上， 总电阻变大、电路中电流 I 减小，又 1并 8、联的电流分配关系不变，则 1的电流都减小、功率都减小，同理可知除 2外各灯功率都减小， A 、 B 均错；由于 I 减小，各并联部分的电压都减小，交流电源电压不变，则 据 P 2的功率变大， C 对， D 错 【 答案 】 C 【 方法总结 】 在纯电阻电 路中电功 W Q 另外应熟练应用串、并联电路和欧姆定律解题，还要注意串、并联电路的功率分配情况 (2015成都模拟 )如图为学校自备发电机在停电时为教学楼教室输电的示意图 ， 发电机输出电压恒为 220 V， 发电机到教学楼的输电线电阻用图中 若使用中 ， 在原来工作着的日光灯的基础上再增加教室开灯的盏数 ， 则 ( ) 变式训练 2A 整 9、个电路的电阻将增大 ， 干路电流将减小 B 因为发电机输出电压恒定 ， 所以原来工作着的日光灯的亮度将不变 C 发电机的输出功率将减小 D 输电过程中的损失功率 (即输电线路消耗的功率 )将增大 解析： 用电器属于并联连接方式 ， 增加并联用电器的个数 ， 总阻值减小 ， 干路电流变大 ， 电线电阻分压 根据闭合电路欧姆定律得 ， U r， 输出电压 干路电流变大 ， 则日光灯两端电压 亮度变小 ， 电器增大 ，发电机的输出功率增大 ， 电过程中的损失功率 答案： D (2014杨浦区一模 )如图所示是一提升重物用的直流电动机的电路图 已知电动机的内阻 ， 电源电压 U 4 V， 电压表的示数 10、 U 3 V， 电流表的示数 I 0 m/ 题 型 3 非纯电阻电路中电功率和电热的计算 (1)电动机的输入功率 (2)如果重物质量 m 0.1 在 t 3 5 这个直流电动机的效率是多少。 【 答案 】 (1) (2)72% 【解析】 (1) 电动机两端电压 U 3 V ，流过的电流 I ，则电动机的输入功率 P 入 ； (2) 重物提升的功率 P 机 mg v 电动机的效率 P 机P 入 72 % . 【 方法总结 】 含电动机电路的分析与计算： 并不是所有含有电动机的电路都是非纯电阻电路 ，要注意区分电动机正常工作和被卡住两种情况 (1)当电动机正常工作时 ， 要注意分清电功和电热的关 11、系 ， 电动机消耗的电能也就是电流做的功 W 电动机产生的内能必须用 Q 另外 ， 还要注意能量守恒定律的应用即 W Q E(或 其中 ， 机械功率 (2)当电动机被卡住时 ， 电动机消耗的电能全部转化为电动机产生的内能 ， W Q， 即 (2015北京六十七中期中 )某品牌洗衣机的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示 . 根据表中提供的数据 ， 计算出此洗衣机在额定电压下脱水时 ， 通过洗衣机的电流约为 ( ) A B C D 变式训练 3定电压 220 V 额定频率 50 定洗涤输入功率 450 W 额定洗涤容量 8.0 定脱水输入功率 160 W 额定脱水容量 5.0 析： 洗衣机在额定电 12、压下脱水时的输入功率 P 160 W ，额定电压 U 220 V ，则通过洗衣机的电流为 I ， B 选项正确 答案： B 1 下列关于电功的说法中 ， 错误的是 ( ) A 导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功 B 电流做功的过程 ， 就是电能转化为其他形式能的过程 C 电流做功消耗的能量 ， 由电源供给 D 电功就是电能 解析： 根据电场力做功的定义及特点 ， 可以判断 A、B、 电功是电能转化为其他形式能量的量度 ，功和能量是不同的概念 ， 答案： D 2 (2014扬州模拟 )在下列四组用电器中 ， 属于纯电阻用电器的一组是 ( ) A 电风扇和电动机 B 白炽灯和电烙铁 C 洗衣机和电冰箱 D 电解槽和电吹风 解析： 用电器没有其他形式的能的输出。