《2022年高中物理 電功和電功率教案 人教版二冊》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高中物理 電功和電功率教案 人教版二冊(5頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高中物理 電功和電功率教案 人教版二冊
一、教學(xué)目標
1. 理解電功、電功率的概念,公式的物理意義。
2.了解電功和電熱的關(guān)系。
3.了解公式和的適用條件。
.4。知道非純電阻電路中電能與其他形式能轉(zhuǎn)化關(guān)系,電功大于電熱。
5.能運用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點解決簡單的含電動機的非純電阻電路問題。
二、教學(xué)重點、難點分析
1.教學(xué)重點在于區(qū)別并掌握電功和電熱的計算。
2.難點主要在學(xué)生對電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認識,接受起來比較困難。
3.疑點在于有的學(xué)生認為額定功率大的燈泡一定比額定功率小的亮。
4.解決辦法
①通過實物展示,使學(xué)生理解電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,
2、加強電路中能量轉(zhuǎn)化的感性認識。
②通過演示實驗,使學(xué)生理解用電器的實際功率和額定功率的區(qū)別。
三、教學(xué)方法:實驗演示,啟發(fā)式教學(xué)
四、教 具:燈泡“3.8V 0.3A”、燈泡“220V 40W”、燈泡“220V 100W”、伏特表、電流表?;瑒幼冏杵鳎?.5A 50Ω)、電源(6-8V)、電鍵、電吹風(帶有“220V 40W”標記)
幻燈片 投影儀
五、教學(xué)過程:
(一)新課引入
在高一我們已經(jīng)知道,能量是以不同的形式存在的,不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化,請同學(xué)們舉出電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的例子。
電能→機械能,如電風扇、電吹風
電能→內(nèi)能,如電熱器電熨斗、電飯堡
電能→
3、化學(xué)能,如電解槽
能量的相互轉(zhuǎn)化是如何實現(xiàn)的?
能量的相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的,功是能轉(zhuǎn)化的量度。
對于電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,又是什么力做功來實現(xiàn)的?如何來計算這種功的大小呢?讓我們一起來學(xué)習(xí)電功、電功率這一節(jié)內(nèi)容。
(二)新課教學(xué)
1.電功和電功率
什么是電功?其計算公式如何?是如何得到的?
在導(dǎo)體的兩端加上電壓,導(dǎo)體內(nèi)建立了電場。自由電子在電場力的作用下定向移動,電場力對自由電子做了功,這個功簡稱為電功,通常說成電流做的功。
對一段導(dǎo)體而言,兩端的電勢差為U,把電荷q從一端搬到另一端,電場力做功W=qU,若在導(dǎo)體中形成電流I,則q=It(在時間t內(nèi),搬運的電量為q)
4、∴W=qU=UIt就是電功的表達式
說明(1)表達式的物理意義——電流在一段電路上的功跟這段電路兩端的電壓、電路中的電流強度和通電時間成正比。
(2)適用條件 I、U不隨時間變化——恒定電流
(3)單位 W、U、I、t單位分別為焦耳、伏特、安培、秒
即1J=1V·A·s
(4)實質(zhì) 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,是通過電功來實現(xiàn)的。電流做了多少功,就有多少的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
什么是電功率,電功率的計算公式如何?是如何得到的?
電功率是表示電流做功快慢的物理量。
即 p=W/t=UIt/t=UI
說明(1)表達式的物理意義——一段電路上的電功率跟這段電路兩端的電壓和電路中的
5、電流成正比。
(2)適用條件 U、I不隨時間變化
(3)單位 P、U、I單位分別為瓦特、伏特、安培
即 1W=1J/s
(4)實質(zhì) 表示電能轉(zhuǎn)化為其他能的快慢程度。
由公式P=UI可知,隨著U、I的增大,P也將增大,P是否可以無限增大呢?
首先我們要弄清額定功率和實際功率的概念。
額定功率 是指用電器在額定電壓下工作的功率,是用電器正常工作的最大功率。
實際功率 是指用電器在實際電壓下工作的實際的功率。
電路圖中各元件,小燈泡標有“3.8V 0.3A”標記。
出示畫有右圖的幻燈片,引導(dǎo)學(xué)生按電路圖接好電路
(提醒學(xué)生注意伏特表、安培表的正負極及滑動變阻器的接法)
講清
6、實驗?zāi)康氖菧y量小燈泡在不同的電壓下工作的實際功率。
調(diào)節(jié)滑動變阻器,使伏特表讀數(shù)分別為2.0V、3.0V和3.8V觀察燈泡亮度的變化,并在圖中記下安培表的對應(yīng)值,請計算這三次的小燈泡的電功率P1、P2、P3
即 P1=U1I1=2.0×0.22W=0.44W
P2=U2I2=3.0×0.28W=0.84W
P3=U3I3=3.8×0.30W=1.14w
①P1、P2、P3是小燈泡在U1=2.0V、U2=3.0V、U3=3.8V的電壓下工作的實際功率,在這三種情況下,燈泡都能正常工作。
②由計算可知P1<P2<P3,而燈泡的亮度也逐漸變亮,可見燈泡的亮度由實際功率判斷。
③小
7、燈泡上的標記“3.8V 0.3A”指的是小燈泡的額定電壓和額定電流??梢奝3是這只小燈泡的額定功率,當U=3.8V時,燈泡的實際功率等于額定功率。
出示220V 100W、220V、40W燈泡,并說明“100W、40W”分別是它們的額定功率。說明一般家用電器的額定功率,如電吹風“220V 400W”、白熾燈“220V 60W”、空調(diào) “220V 800 W 3000 W”,飲水機(制冷500W、制熱100W),電飯褒“220V 1200W”等,提醒學(xué)生節(jié)約用電、節(jié)約電能。
是不是額定功率大的燈泡比額定功率小的燈泡一定亮呢?
出示“3.8V 0.3A”燈泡和“2.5V 0.3A”小燈泡,
8、計算它們額定電功率分別為P1=3.8×0.3W=1.14W,P2=2.5×0.3W=0.75W。把“3.8V 0.3A”的燈泡接入電路,使伏特表示數(shù)為2.0V。再把“2.5V 0.3A”的小燈泡接入電路,使伏特表示數(shù)2.5V,觀察燈泡的明亮程度。
燈泡明亮程度由其實際功率決定,與額定功率無關(guān)。
加給用電器的電壓,可不可以超過額定電壓呢?
繼續(xù)做上述實驗,減少變阻器的阻值,觀察伏特表、安培表的示數(shù)和小燈泡的亮度,當伏特表的讀數(shù)約為5.2V時,小燈泡熄滅。
加在小燈泡的電壓比額定電壓大不多時,隨著電壓的增大,燈泡越來越亮,說明燈泡的實際功率超過了額定功率,并在逐漸增大。當電壓增到一定值時,
9、燈絲被燒斷。
實驗說明,加給用電器的電壓不應(yīng)超過額定電壓,否則就有可能使用電器損壞。
從這個實驗中我們得到什么啟示?
我們在使用電器的時候,一定要先檢查實際電壓是否符合額電電壓,保證用電安全。
2.電功率和熱功率
電流在通過導(dǎo)體時,導(dǎo)體要發(fā)熱,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。這就是電流的熱效應(yīng),描述它的定量規(guī)律是焦耳定律。
學(xué)生一般認為,W=IUt,又由歐姆定律,U=IR,所以得出W=I2Rt,電流做這么多功,放出熱量Q=W=I2Rt。這里有一個錯誤,可讓學(xué)生思考并找出來。
錯在Q=W,何以見得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量?有無可能同時轉(zhuǎn)化為其他形式能?
英國物理學(xué)家焦耳,經(jīng)過長期實驗研究后提出
10、焦耳定律。
(1)內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,跟電流強度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時間成正比。
(2)表達式:Q=I2Rt
對于純電阻導(dǎo)體而言,根據(jù)歐姆定律,U=IR,所以Q=I2Rt=I·IRt=IUt=W,電流做功完全用來生熱,電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
說明:焦耳定律表明,純電阻電路中電流做功電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,且電熱Q=I2Rt。
(3)簡單介紹產(chǎn)生焦耳熱的原因:
金屬中自由電子在電場力作用下定向移動,由于電場力做功,電子動能增加,但不斷地與晶格(原子核點陣)碰撞,不斷把能量傳給晶格,使晶格中各粒子在平衡位置附近的熱運動加劇,從而溫度升高。
(4)純電阻電路中的電功和電功率
①電功
11、W=Q= I2Rt,對所有電路中電阻的生熱都適用。
結(jié)合純電路電路歐姆定律 U=IR,I=
Q=IUt==
②電功率P==,對所有電路中電阻的電熱功率都適用。
結(jié)合純電阻電路歐姆定律U=IR
P=UI==
(5)非純電阻電路中的電功和電功率(以含電動機電路為例)
非純電阻電路中,電能與其他形式能轉(zhuǎn)化的關(guān)系非常關(guān)鍵。以電動機為例,電動機電路如圖所示,電動機兩端電壓為U,通過電動機電流為I,電動機線圈電阻為R,則電流做功或電動機消耗的總電能為W=IUt,電動機線圈電阻生熱Q=I2Rt,電動機還對外做功,把電能轉(zhuǎn)化為機械能,W′=W-Q=IUt-I2Rt,W′是電動機輸出的
12、機械能。
這是一個非純電阻電路,可滿足U=IR,且W′>0,則有U>IR。
考慮每秒鐘內(nèi)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,即功率,只要令上述各式中t=1s即可,可得總功率P總=IU,電熱功率P熱=I2R,輸出功率P出,三者關(guān)系是P總=P熱+P出,即P出=IU-I2R。
(三)例題精講
【例】某一用直流電動機提升重物的裝置如上圖所示,重物質(zhì)量m=50kg,電源提供恒定電壓U=110V,不計各處摩擦,當電動機以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物時,電路中電流強度I=5A,求電動機線圈電阻R(g=10m/s2)。(4Ω)
(四)布置作業(yè)
1.把課本158頁練習(xí)三(2)、(3)、(5)題做在作業(yè)本上。
2.把課下完成練習(xí)三(1)、(4)題做在課本上。
說明:
1.利用常用電器的展示,使學(xué)生回到日常生活,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和注意力。
2.引導(dǎo)學(xué)生觀察演示實驗,參與讀數(shù)、記數(shù),學(xué)會如何分析數(shù)據(jù),處理問題得出結(jié)論。