高中物理电功和电功率教学教案

高中物理电功和电功率教学教案（一）知识目标1、知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程。2、理解电功、电功率的概念及表达式的物理意义并能用电功的公式进行有关的计算。3、了解额定电压、额定功率、实际功率的意义。4、知道电功率、热功率的联系和区别．（二）能力目标1、通过灯泡工作功率的演示，培养学生观察能力和利用实验分析和处理实际问题的能力。（三）情感目标1、通过演示实验，加强学生对物理实验的重视，培养学生严谨求实的科学态度。2、通过电能和其他能的转化和守恒规律的讲解进一步渗透辨论唯物主义观点的教育和节约能源勤俭节约的优良传统。3、通过灯泡实际功率的演示，对学生进行安全意识教育。教学设计方案电功、电功率一、教学目标1、理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。2、了解实际功率和额定功率。3、了解电功和电热的关系。4、了解公式（）和（）的适用条件。5、知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。6、能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。二、重点、难点分析1、教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。2、难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。三、主要教学过程（－）提出问题，引入新课1、通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）2、电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。电能→机械能，如电动机。电能→内能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。本节课将重点研究电路中的能量问题。（二）教学过程设计1、电功（1）定义：电路中电场力对走向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能。上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷在电场力作用下从A搬至B，AB两点间电势差为，则电场力做功。对于一段导体而言，两端电势差为，把电荷从一端搬至另一端，电场力的功，在导体中形成电流，且，（在时间间隔内搬运的电量为，则通过导体截面电流为，），所以。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。（3）表达式：说明：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。②适用条件：、不随时间变化——恒定电流。（4）单位：电流单位用安培（A），电压单位用伏（V），时间单位用秒（S），则电功的单位是焦耳（J）。（5）电功率①表达式：物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和电路中电流强度成正比。②单位：功的单位用焦耳（J），时间单位用秒（s），功率单位为瓦特（W）。1W=1J／s这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。学生一般认为，，又由欧姆定律，，所以得出，电流做这么多功，放出热量。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。错在，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。2、焦耳定律——电流热效应（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。（2）表达式：对于导体而言，根据欧姆定律，，所以，电流做功完全用来生热，电能转化为内能。（3）说明：焦耳定律表明，纯电阻电路中电流做功完全转化为内能，同时，有电阻的电路中电流做功会引起内能的增加，且电热。（4）简单介绍产生焦耳热的原因：金属中自由电子在电场力作用下定向移动，由于电场做功，电子动能增加，但不断地与晶格（原子核点阵）碰撞，不断把能量传给晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧，从而温度升高。（5）纯电阻电路中的电功和电功率①电功，对所有电路中电阻的生热都适用。结合纯电阻电路欧姆定律，②电功率，对所有电路中电阻的电热功率都适用。结合纯电阻电路欧姆定律3、非纯电阻电路中的电功和电功率（以含电动机电路为例）非纯电阻电路中，电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例，电动机电路如图所示，电动机两端电压为，通过电动机电流为，电动机线圈电阻为，则电流做功或电动机消耗的总电能为，电动机线圈电阻生热，电动机还对外做功，把电能转化为机械能，是电动机输出的机械能。考虑每秒钟内能量转化关系，即功率，只要令上述各式中=1s即可，可得总功率，电热功率，输出功率，三者关系是。4、额定功率和实际功率为了使用电器安全、正常地工作，对用电器工作电压和功率都有规定数值。（1）额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率，而是实际功率。（2）实际功率，、分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。（三）复习巩固:某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量kg，电源提供恒定电压，不计各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中电流强度=5A，求电动机线圈电阻（）（4Ω）扩展资料荧光灯比白炽灯省电荧光灯，其管壁上涂有荧光物质，管内装了一些氛和水银蒸汽，当电流通过时，这些气体就发出了看不见的紫外线，紫外线射到荧光粉上就发出光。日光灯也是一种荧光灯，其温度大约仅40℃到50℃，而白炽灯需要电流把灯丝加热到2500℃左右才发光其中大约只有7％－8％的能量变成可见光。由此可见，荧光灯耗电比白炽灯少，另外发光的效率约是白炽灯的4倍。探究活动1、调查电路设计中采用了那些方法来减小导线上的电能损耗。2、实验设计：验证典型例题对于纯电阻电路电功率公式的灵活运用例1为了使电炉消耗的电功率减小到原来的一半，应采取下列哪些措施．（）A、保持电阻不变，使电流减半B、保持电阻不变，使电压减半C、保持电炉两端电压不变，使其电阻减半D、使电压和电阻备减半分析解答：电炉是纯电阻电器，电功率可表示为：电阻一定时，使电流减半，由知，电功率减为原来的1/4，可见A错；同理，使电压减半，由知，电功率也为原来的1/4，故B错．当电压不变，电阻减半时，由知，电功率变为原来的2倍，可见C错．由知，当和各减半时，电功率变为原来的1/2，可见D正确．答：正确答案为D．注意：本题中，当电阻不变，电压减半时，由知，通过电炉的电流也减半；当电阻不变，电流减半时，由知，加在电炉两端的电压也减半．根据知，A、B均错误．关于用电器正常工作时的有关物理量的求解例2灯与电动机D并联，灯上标有200W字样，电动机D上标有2000W字样，当电源两端A、B加上220V电压时，灯和电动机均正常工作，求：电灯正常工作时的电阻．分析解答：因为电灯是纯电阻用电器，所以电灯正常工作时的功率可表示为,灯正常工作时=200W，根据知，只要求出灯正常工作时的电流，即可求出电灯正常工作时的电阻．对电路所有用电器，利用可求得电路中的电流强度．整个电路用电器正常工作的总功率为：，由于电压=220V．根据得，电路中的电流强度对灯由得灯正常工作时的电阻即灯正常工作时的电阻为。远距离输电为什么必须采用高压例3问题：远距离输电为什么必须采用高压？分析解答：设施送的电功率为且保持不变，输送电压为，输电导线的总电阻为．不管输电线路末端有何种用电器，总成立，所以，由可得输电线上的电流强度，由于电流的热效应，在输电导线上发热损耗的功率为当、一定时，越大，越小，故为减小输电线上的热损耗，必须采用高压输电．