第一篇：2015年高中物理 2.5 焦耳定律教案 新人教版選修3-1

第五節(jié) 焦耳定律

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。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。教學(xué)方法：等效法、類比法、比較法、實(shí)驗(yàn)法

教學(xué)用具：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) 教學(xué)過程：

（一）引入新課

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。

（二）進(jìn)行新課

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=

q t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，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。kW·h=1000 W×3600 s=3.6×10 J 說明：使用電功的定義式計(jì)算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間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

6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=W=IU t（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)中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢？

學(xué)生分組討論。師生共同總結(jié)：（1）利用P=W計(jì)算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。t（2）利用P=IU計(jì)算時，若U是某一時刻的電壓，I是這一時刻的電流，則P=IU就是該時刻的瞬時功率。

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不隨時間變化，也就是說瞬時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功率了。

［說明］利用電功率的公式P=IU計(jì)算時，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 在時間t內(nèi)電場力對電阻元件所做的功為W=IUt=IRt 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。

2產(chǎn)生的熱量為

Q=I2Rt

教師指出：這個關(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：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。（2）定義式：P熱=

Q

2=IR t（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。

［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］

（1）電機(jī)不轉(zhuǎn)時，U=0.50 V，I=0.50 A，P電=UI=0.50×0.50 W=0.25 W P熱=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W

P電=P熱

（2）電機(jī)轉(zhuǎn)動時，U=2.0 V，I=0.40 A，P電=UI=2.0×0.40 W=0.80 W P熱=I2R=0.402×1.0 W=0.16 W

P電＞P熱

學(xué)生：分組討論上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電功率與熱功率的區(qū)別和聯(lián)系。師生共同活動：總結(jié)：（1）電功率與熱功率的區(qū)別

電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，決定于這段電路兩端電壓U和通過的電流I的乘積。

熱功率是在某段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，決定于通過這段電路的電流的平方I和電阻R的乘積。

（2）電功率與熱功率的聯(lián)系

若在電路中只有電阻元件時，電功率與熱功率數(shù)值相等。即P熱=P電 教師指出：上述實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)不轉(zhuǎn)時，小電機(jī)就相當(dāng)于純電阻。

若電路中有電動機(jī)或電解槽時，電路消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時電功率大于熱功率，即P電＞P熱。

教師指出：上述實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)消耗的電功率，其中有一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故P電＞P熱。

（投影）教材56頁

2教師引導(dǎo)學(xué)生完成對例題的分析、求解。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

點(diǎn)評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

（四）實(shí)例探究 求兩點(diǎn)間的電勢差

【例1】不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220V，40W”的燈泡，下列說法正確的是 A.接在110 V的電路上時的功率為20 W B.接在110 V的電路上時的功率為10 W C.接在440 V的電路上時的功率為160W D.接在220 V的電路上時的功率為40 W 解析：正確選項(xiàng)為BD。

2202（法一）由P額?得燈泡的電阻R?Ω＝1210Ω

RRU21102?∴電壓為110V時，P? W=10 W R1210電壓為440V時，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0.2U額U22（法二）由P??？芍猂一定時，P∝U，R∴當(dāng)U=110V=U額時，P=P額/4=10 W 說明：燈泡是我們常用的用電器，解題時一般不考慮溫度對其電阻的影響。用電器的標(biāo)稱值，指其額定值，即用電器在正常工作時的電壓、功率以及電流值，由P額=U額·I額可知，12P、U、I有同時達(dá)到、同時超過、同時不滿足的特點(diǎn)。

【例2】一直流電動機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A。松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2 V時，電流為0.8 A，電動機(jī)正常工作。求該電動機(jī)正常工作時，輸入的電功率是多少?電動機(jī)的機(jī)械功率是多少? 解析：電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機(jī)線圈內(nèi)阻：r?U0.3???1? I0.3電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，其輸入的電功率為

P入=I1U1＝0.8×2W＝1.6 W 電動機(jī)的機(jī)械功率

P機(jī)=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W 說明：在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應(yīng)用能量守恒定律。①電熱Q=I2Rt。②電動機(jī)消耗的電能也就是電流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E，E為其他形式的能，這里是機(jī)械能；④對電動機(jī)來說，輸入的功率P入=IU；發(fā)熱的功率P熱=IR；輸出的功率，即機(jī)械功率P機(jī)=P入-P熱=UI-IR。

【例3】潮汐發(fā)電是利用漲落潮的水位差來工作的，潮差越大，海水流量越大，發(fā)電功率也越大。我國潮汐能的可供開發(fā)的總裝機(jī)量為3.6×１０ kW。1980年8月，在浙江江廈建成第一座潮汐電站，裝機(jī)量為3×10kW，平均年發(fā)電量為1.7×10 kW·h，其規(guī)模居世界第二位。

（1）試根據(jù)上文中給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算我國建造的江廈潮汐電站平均每天滿負(fù)荷工作幾小時?（2）設(shè)江廈潮汐電站漲潮和落潮時的平均潮差為6 m，計(jì)算每次漲潮時流量是多大?（設(shè)潮汐電站的總能量轉(zhuǎn)換效率為50%）

解析：（1）江廈潮汐電站功率為3×10kW，年發(fā)電量為1.07×１０kW·h，由公式W=Pt可算出每天滿負(fù)荷工作的時間為

22TW1070?104?3.6?106t????3.52?104 s=9.8 h 6365365P365?3?10（2）由文中給出數(shù)據(jù)及每天漲、落潮的次數(shù)可知，平均每次的發(fā)電量為

1070?104?3.6?106E??2.64?1010J 365?4因?yàn)閙gh???E,m???V 所以每次漲潮的平均流量為

E2.64?1010

53m/次 V???8.7?10?gh??1.03?103?9.8?6?0.5說明：本題涉及到潮汐這種自然現(xiàn)象，漲潮和落潮時均有水流的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。【例4】如圖所示，有一提升重物用的直流電動機(jī)，內(nèi)阻r=0.6Ω，R=10Ω，U=160 V，電壓表的讀數(shù)為110 V，求

（1）通過電動機(jī)的電流是多少？（2）輸入到電動機(jī)的電功率是多少？（3）在電動機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？（4）電動機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少？ 解析：

（1）設(shè)電動機(jī)兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則

U1=110 V，U2=U-U1=（160-110）V=50 V 通過電動機(jī)的電流為I，則I=

U250= A=5 A R10（2）輸入到電功機(jī)的電功率P電，P電=U1I=110×5 W=550 W（3）在電動機(jī)中發(fā)熱的功率P熱，P熱=Ir=5×0.6 W=15 W（4）電動機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量Q，Q=Irt=5×0.6×3600 J=54000 J 說明：電動機(jī)是非線性元件，歐姆定律對電動機(jī)不適用了，所以計(jì)算通過電動機(jī)的電流時，不能用電動機(jī)兩端的電壓除以電動機(jī)的內(nèi)阻。

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，電動機(jī)消耗的電功率遠(yuǎn)大于電動機(jī)的熱功率。作業(yè)：書面完成P57“問題與練習(xí)”第4、5題；思考并回答其他小題。

第二篇：2015高中物理 2.5焦耳定律教案 新人教版選修3-1

2.5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)

234

2（四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測

（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)

課后作業(yè)：P57 問題與練習(xí)2、3、4、5

九、板書設(shè)計(jì)

1、電功和電功率

（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

2、焦耳定律

（1）定義：單位時間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。（2）定義式：P熱=

Q

2=IR t（3）單位：瓦（W）

十、教學(xué)反思

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

（四）實(shí)例探究 ☆求兩點(diǎn)間的電勢差

【例1】不考慮溫度對電阻的影響，對一個“220V，40W”的燈泡，下列說法正確的是 A.接在110 V的電路上時的功率為20 W B.接在110 V的電路上時的功率為10 W C.接在440 V的電路上時的功率為160W D.接在220 V的電路上時的功率為40 W 解析：正確選項(xiàng)為BD。

2202（法一）由P額?得燈泡的電阻R?Ω＝1210Ω

RR2U額U21102?∴電壓為110V時，P? W=10 W R1210電壓為440V時，超過燈炮的額定電壓一倍，故燈泡燒壞，P=0.U22（法二）由P??？芍猂一定時，P∝U，R∴當(dāng)U=110V=U額時，P=P額/4=10 W 說明：燈泡是我們常用的用電器，解題時一般不考慮溫度對其電阻的影響。用電器的標(biāo)稱值，指其額定值，即用電器在正常工作時的電壓、功率以及電流值，由P額=U額·I額可知，12P、U、I有同時達(dá)到、同時超過、同時不滿足的特點(diǎn)。

【例2】一直流電動機(jī)線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為0.3V，電流為0.3A。松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2 V時，電流為0.8 A，電動機(jī)正常工作。求該電動機(jī)正常工作時，輸入的電功率是多少?電動機(jī)的機(jī)械功率是多少? 【例3】潮汐發(fā)電是利用漲落潮的水位差來工作的，潮差越大，海水流量越大，發(fā)電功率也越大。我國潮汐能的可供開發(fā)的總裝機(jī)量為3.6×１０ kW。1980年8月，在浙江江廈建成第一座潮汐電站，裝機(jī)量為3×10kW，平均年發(fā)電量為1.7×10 kW·h，其規(guī)模居世界第二位。（1）試根據(jù)上文中給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算我國建造的江廈潮汐電站平均每天滿負(fù)荷工作幾

小時?（2）設(shè)江廈潮汐電站漲潮和落潮時的平均潮差為6 m，計(jì)算每次漲潮時流量是多大?（設(shè)潮汐電站的總能量轉(zhuǎn)換效率為50%）

解析：（1）江廈潮汐電站功率為3×10kW，年發(fā)電量為1.0×１０kW·h，由公式W=Pt可算出每天滿負(fù)荷工作的時間為

7TW1070?104?3.6?1064t????3.52?10 s=9.8 h 6365365P365?3?10（2）由文中給出數(shù)據(jù)及每天漲、落潮的次數(shù)可知，平均每次的發(fā)電量為

第三篇：高中物理 7.4《溫度和溫標(biāo)》教案 新人教選修3-3

7.4 溫度和溫標(biāo)

新課標(biāo)要求

（一）知識與技能

1．了解系統(tǒng)的狀態(tài)參量以及平衡態(tài)的概念。2．掌握熱平衡的概念及熱平衡定律

3．掌握溫度與溫標(biāo)的定義以及熱力學(xué)溫度的表示。

（二）過程與方法

通過學(xué)習(xí)溫度與溫標(biāo)，體會熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

體會生活中的熱平衡現(xiàn)象，感應(yīng)熱力學(xué)溫度的應(yīng)用。

教學(xué)重點(diǎn)

熱平衡的定義及熱平衡定律的內(nèi)容。

教學(xué)難點(diǎn)

有關(guān)熱力學(xué)溫度的計(jì)算。

教學(xué)方法

講練法、舉例法、閱讀法

教學(xué)用具：

投影儀、投影片

教學(xué)過程

（－）引入新課

教師：在初中我們已學(xué)過了測量溫度時常用的一種單位，叫“攝氏度”。大家都知道：它是以冰水混合物的溫度為0度，以一個大氣壓下沸水的溫度為100度，在這兩溫度之間等分100個等份，每一等份為1個溫度單位，叫“攝氏度”。這種以冰水混合物的溫度為零度的測溫方法叫攝氏溫標(biāo)，以攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫攝氏溫度。今天我們將要進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)溫度和溫標(biāo)的知識。

（二）進(jìn)行新課

1．平衡態(tài)與狀態(tài)參量

教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P11有關(guān)內(nèi)容。回答問題：（1）什么是系統(tǒng)的狀態(tài)參量？并舉例說明。（2）舉例說明，什么平衡態(tài)？

學(xué)生：閱讀教材，思考討論，回答問題。

參考答案：

（1）在物理學(xué)中，通常把所研究的對象稱為系統(tǒng)。為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)，需要用到一些物理量，例如，用體積描述它的幾何性質(zhì)，用壓強(qiáng)描述力學(xué)性質(zhì)，用溫度描述熱學(xué)性質(zhì)……這些描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。

（2）要定量地描述系統(tǒng)的狀態(tài)往往很難，因?yàn)橛袝r系統(tǒng)各部分的參量并不相同，而且可能

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正在變化。然而在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會達(dá)到穩(wěn)定。舉例說，把不同壓強(qiáng)、不同溫度的氣體混在同一個容器中，如果容器和外界沒有能量的交換，經(jīng)過一段時間后，容器內(nèi)各點(diǎn)的溫度、壓強(qiáng)就會變得一樣。這種情況下我們說系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，否則就是非平衡態(tài)。2．熱平衡與溫度

教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P12有關(guān)內(nèi)容?；卮饐栴}：（1）什么是熱平衡？

（2）怎樣理解“熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)”？（3）怎樣判斷“兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的”？（4）熱平衡定律的內(nèi)容是什么？

（5）溫度是如何定義的？其物理意義是什么？ 學(xué)生：閱讀教材，思考討論，回答問題。

參考答案：

（1）對于兩個相互作用的系統(tǒng)，如果它們之間沒有隔熱材料，它們相互接觸，或者通過導(dǎo)熱性能很好的材料接觸，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會互相影響而分別改變。最后，兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化，說明兩個系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個“共同性質(zhì)”，此時我們說兩個系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。

（2）兩個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。

（3）只要兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。

（4）實(shí)驗(yàn)表明：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這個結(jié)論稱為熱平衡定律。

（5）兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們具有一個“共同性質(zhì)”，我們就把表征這一“共同性質(zhì)”的物理量定義為溫度。也就是說，溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量，它的特征就是“一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”。3．溫度計(jì)與溫標(biāo)

教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P13有關(guān)內(nèi)容?；卮饐栴}：（1）什么是溫標(biāo)？

（2）如何來確定一個溫標(biāo)？并以“攝氏溫標(biāo)”的確定為例加以說明。

（3）什么是熱力學(xué)溫標(biāo)和熱力學(xué)溫度？熱力學(xué)溫度的單位是什么？熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系怎樣？

學(xué)生：閱讀教材，思考討論，回答問題。

參考答案：

（1）如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是溫標(biāo)。

（2）確定一個溫標(biāo)時首先要選擇一種測溫的物質(zhì)，根據(jù)這種物質(zhì)的某個特性來制造溫度計(jì)。例如，可以根據(jù)水銀的熱膨脹來制造水銀溫度計(jì)，這時我們規(guī)定細(xì)管中水銀柱的高度與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系；也可以根據(jù)鉑的電阻隨溫度的變化來制造金屬電阻溫度計(jì)，這時我們現(xiàn)定鉑的電阻與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系。同樣的道理，還可以根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來制造氣體溫度計(jì)，根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動勢的大小來制造熱電偶溫度計(jì)，等等。確定了測溫物質(zhì)和這種物質(zhì)用以測溫的某種性質(zhì)之后，還要確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法。例如，早期的攝氏溫標(biāo)規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃；并據(jù)此把玻璃管上0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成100等份，每份算做1℃。

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（3）以-273.15℃（在高中階段可簡單粗略地記成-273℃）作為零度的溫標(biāo)叫熱力學(xué)溫標(biāo)，也叫絕對溫標(biāo)。用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度。它是國際單位制中七個基本物理量之一，用符號 T表示，單位是開爾文，簡稱開，符號為K。熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系是： T= t+273.15K 說明：熱力學(xué)溫度的每一度大小與攝氏溫度每一度大小相同。熱力學(xué)溫度的零度即0K，叫絕對零度，它是宇宙中只能無限接近，但不可能達(dá)到的低溫的極限。

典例探究

例１ 細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，常見液體溫度計(jì)的下部的玻璃泡較大，壁也比較薄，上部的管均勻而且很細(xì)，想一想，溫度計(jì)為什么要做成這樣呢？

解析：這樣做的目的都是為了使測量更準(zhǔn)確、更方便。下部較大而上部很細(xì)，這樣下部儲存的液體就比較多，當(dāng)液體膨脹收縮時，膨脹或收縮不大的體積，在細(xì)管中的液面就有較大的變化，可以使測量更精確；下部的壁很薄，可以使玻璃泡內(nèi)的測溫物質(zhì)的溫度較快地與待測物質(zhì)的溫度一致；細(xì)管的粗細(xì)是均勻的，是為了使刻度均勻，更便于讀數(shù)。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了： 1．平衡態(tài)與狀態(tài)參量。2．熱平衡與溫度的概念。3．溫度計(jì)與溫標(biāo)。課余作業(yè)

1．閱讀P14“科學(xué)漫步”中的材料。2．完成P15“問題與練習(xí)”的題目。附：課后練習(xí)

1．關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，以下說法正確的是（）A．熱力學(xué)溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位 B．溫度升高了1℃就是升高了1K C．1℃就是1 K D．0℃的溫度可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273K 2．（1）水的沸點(diǎn)是______℃=_________K；（2）絕對零度是______℃=_________K；

（3）某人體溫是36.5℃，也可以說體溫為______K；此人體溫升高1.5℃，也可以說體溫升高了______K。

（4）10℃=______K；

10K=______℃；

27℃=______K；

27K=______℃；

273℃=______K；

273K=______℃；（5）若Δt=40℃，則ΔT=______K；若ΔT=25K，則Δt=______℃。

參考答案： 1．A BD 2．（1）100；373（2）－273.15；0（3）36.5；309；310.5（4）283；－263；300；－246；546；0（5）40；25

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第四篇：【物理】2.5《焦耳定律》示范教案(新人教版選修3-1)09

定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。用W表示。

實(shí)質(zhì)：是能量守恒定律在電路中的體現(xiàn)。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，在轉(zhuǎn)化過程中，能量守恒，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加?！咀⒁狻抗κ悄芰哭D(zhuǎn)化的量度，電流做了多少功，就有多少電能減少而轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即電功等于電路中電能的減少，這是電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)鍵。

在 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(rèn)為，W=IUt，又由歐姆定律，U=IR，所以得出W=IRt，電流做這么多功，放出熱量Q=W=IRt。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(shí)驗(yàn)研究后提出焦耳定律。2．焦耳定律——電流熱效應(yīng)（1）焦耳定律

內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時間成正比。表達(dá)式： Q=IRt ③

【說明】：對純電阻電路（只含白熾燈、電爐等電熱器的電路）中電流做功完全用于產(chǎn)生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故電功W等于電熱Q；這時W= Q=UIt=IRt（2）熱功率：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。即P=Q/t=IR ④

【注意】②和④都是電流的功率的表達(dá)式，但物理意義不同。②對所有的電路都適用，而④式只適用于純電阻電路，對非純電阻電路（含有電動機(jī)、電解槽的電路）不適用。

關(guān)于非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化，電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等。這時W 》Q。即W=Q+E其它

或P =P 熱+ P其它、UI = IR + P其它

引導(dǎo)學(xué)生分析P56例題（從能量轉(zhuǎn)化和守恒入手）如圖 再增補(bǔ)兩個問題（1）電動機(jī)的效率。（2）若由于某種原因電動機(jī)被卡住，這時電動機(jī)消耗的功率為多少？

最后通過“思考與討論”以加深認(rèn)識。注意，在非純電阻電路中，歐姆定律已不適用。

（三）小結(jié)：對本節(jié)內(nèi)容做簡要小結(jié)。并比較UIt和IRt的區(qū)別和聯(lián)系，從能的轉(zhuǎn)化與守恒的角度解釋純電阻電路和非純電阻電路中電功和電熱的關(guān)系。在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，故電功W等于電熱Q；在非純電阻電路中，電能的一部分轉(zhuǎn)化為電熱，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能(如機(jī)械能、化學(xué)能)，故電功W大于電熱Q。

（四）鞏固新課：

1、復(fù)習(xí)課本內(nèi)容

2、完成P57問題與練習(xí)：作業(yè)2、4，練習(xí)1、3、5。建議在對1的證明后，把相應(yīng)的22222

22結(jié)論歸入串、并聯(lián)電路的規(guī)律中。

補(bǔ)充練習(xí)：某一用直流電動機(jī)提升重物的裝置如圖所示，重物質(zhì)量m=50kg，電源提供恒定電壓U=110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v=0.90m／s的恒定速度向上提升重物時，電路中電流強(qiáng)度I=5A，求電動機(jī)線圈電阻R（g=10m／s）。（4Ω）2

第五篇：人教版高中物理選修3-1教案：第二章第5節(jié)焦耳定律

第二章 恒定電流

第五節(jié)

焦耳定律

（一）【課前準(zhǔn)備】

【課型】新授課 【課時】2課時 【教學(xué)三維目標(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．

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．

（二）過程與方法

通過有關(guān)實(shí)例，讓學(xué)生理解電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程．

（三）情感態(tài)度與價值觀

通過學(xué)習(xí)進(jìn)一步體會能量守恒定律的普遍性 【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn)：電功和電熱的計(jì)算

難點(diǎn)：電流做功的表達(dá)式的推導(dǎo)，純電阻電路和非純電阻電路在能量轉(zhuǎn)化過程中的區(qū)別 【教學(xué)方法】理論、類比、探究、討論、分析

【教學(xué)過程】

【復(fù)習(xí)引入】

【問題】用電器通電后，可以將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量，生活中常用的用電器，其能量的轉(zhuǎn)化情況? 【回答】電燈把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能；電爐把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電解槽把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。用電器把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，就是電流做功的過程。即電流做功的過程就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程，在轉(zhuǎn)化過程中，遵循能量守恒，即有多少電能減少，就有多少其他形式的能增加。

【問題】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？焦耳定律

一、電功和電功率 【展示】

【問題】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，在時間t內(nèi)通過這段電路上任一橫截面的電荷量q是多少? 【回答】在時間t內(nèi)，通過這段電路上任一橫截面的電荷量q=It。

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

【回答】在這一過程中，電場力做的功W=qU=IUt 【問題】電流做功實(shí)質(zhì)上是怎樣的？

【回答】電流做功的實(shí)質(zhì)是電路中電場力對定向移動的電荷做功。

【過渡】對于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為U，把電荷q從一端搬至另一端，電場力的功W＝qU，在導(dǎo)體中形成電流，且q＝It(在時間間隔t內(nèi)搬運(yùn)的電荷量為q，則通過導(dǎo)體截面電荷量為q，I＝q/t)，所以電場力做功W＝qU＝IUt。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。

【問題】電功的定義式用語言如何表述？定義式？

【回答】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和通電時間t三者的乘積。定義式：W=UIT

【問題】電功的單位有哪些？ 【回答】（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，俗稱“度”，符號是kW·h.【問題】1 kW·h的物理意義是什么？1 kW·h等于多少焦？

【回答】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。kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J 【說明】使用電功的定義式計(jì)算時，要注意電壓U的單位用V，電流I的單位用A，通電時間t的單位用s，求出的電功W的單位就是J。

【問題】在相同的時間里，電流通過不同用電器所做的功一般不同。在相同時間里，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，如何描述電流做功的快慢呢？ 【回答】用電功率

【問題】電功率的定義式用語言如何表述？定義式？

【回答】單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。W定義式： P＝＝IU(對任何電路都適用)t【問題】電功率的單位有哪些？ 【回答】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?！締栴}】在力學(xué)中我們講功率時有平均功率和瞬時功率之分，電功率有無平均功率和瞬時功率之分呢？ 【回答】利用P=W計(jì)算出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。t利用P=IU計(jì)算時，若U是某一時刻的電壓，I是這一時刻的電流，則P=IU就是該時刻的瞬時功率。

【問題】為什么課本沒提這一點(diǎn)呢？

【點(diǎn)撥】這一章研究的是恒定電流，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不隨時間變化，也就是說瞬時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功率了。

【說明】利用電功率的公式P=IU計(jì)算時，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。【展示】

【講解】額定功率和實(shí)際功率

額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。

實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下的功率。實(shí)際功率P實(shí)＝IU，U、I分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。

【說明】最后應(yīng)強(qiáng)調(diào)：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，電功和電功率的表達(dá)式對任何電壓、電流不隨時間變化的電路都適用。再者，這里W＝IUt是電場力做功，是消耗的總電能，也是電能所轉(zhuǎn)化的其他形式能量的總和?！菊n時小結(jié)】

這節(jié)課從知識上來說，主要學(xué)習(xí)了電功、電功率公式，其中電功率律是主要內(nèi)容。在研究問題時，我們主要運(yùn)用了能量轉(zhuǎn)化和守恒的方法。能量轉(zhuǎn)化和守恒的方法是研究物理問題的一種重要方法，貫穿在物理知識學(xué)習(xí)的全過程中?！静贾米鳂I(yè)】

課本P55，問題與練習(xí)1 ,3 【板書設(shè)計(jì)】 焦耳定律

一電功和電功率 1．電功W 定義：電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。公式：W＝IUt。

單位：焦耳，簡稱：焦，符號J。2．電功率P(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功。

W公式：P＝t＝IU 單位：瓦特(W)，1 W＝1 J/s。(2)額定功率和實(shí)際功率 額定功率：用電器正常工作時所需電壓叫額定電壓，在這個電壓下消耗的功率稱額定功率。

實(shí)際功率：用電器在實(shí)際電壓下的功率。實(shí)際功率P實(shí)＝IU，U、I分別為用電器兩端實(shí)際電壓和通過用電器的實(shí)際電流。