高中物理人教版 (新课标)选修35 焦耳定律导学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 焦耳定律导学案，共10页。学案主要包含了知识评价，典例分析，知识回顾，课堂练习等内容，欢迎下载使用。




课程名称
第1课时
课型
综合解决课
课程标准
培养学生分析、归纳物理规律的能力
学习目标
1、理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。
2、理解电功的概念和公式，能进行有关的计算。
3、知道电功率和热功率的区别和联系。
重点
难点
重点：电功、电功率的概念、公式；焦耳定律、电热功率的概念、公式。
难点：电功率和热功率的区别和联系。
学习过程
学习内容（任务）及问题
学习活动及行为
【模块一】电功、电功率
1、电功和电功率：
①电功的实质意义是什么？
②请根据课本图2.5-1推导电流做功的定义式。
③写出电功率的定义式和单位。
⑤额定功率和实际功率有什么联系和区别？
在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量是q=It
则电场力做功为W=qU=IUt
这表示，电流在一段电路中所做的功等于这电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。
国际单位是焦耳（J），常用单位是千瓦时（kW·h）或“度”
例1 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需要的时间之比t串：t并为（ ）
A.1:1 B.2:1 C.4:1 D.1:4
2 电功率（P）
1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率
2）表达式：P=IU
这表示，电流在一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积。
3）单位：瓦特（W），千瓦（kW）
4）适用范围：普适
通过家用电器的标牌说明额定功率和实际功率
4)额定功率和实际功率：
用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率．
【模块二】焦耳定律
问题2：4、如图所示，线路的电压U=220V，每条输电线的电阻r =5欧姆，电炉A的电阻RA=100欧姆，求电炉A上的电压和它消耗的功率。
如果再并联一个阻值相同的电炉B，两个电炉上的电压和每个电炉消耗的功率各是多少？1）定律内容：电流通过某导体，在时间t内产生的热量, 跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比。2）单位时间内的发热量称为热功率
注意：电功率（P=IU）与热功率（P热=I2R）区别
提出问题：电流通过电器的过程中，消耗电能，同时产生其他形式的能，这个能量转化过程就是电流做功的过程，即电功W=IUt。而电流流过导体会产生焦耳热Q=I2Rt，那么，Q和W相等吗？
在非纯电阻电路中，电路消耗的电能一大部分转化为其他形式的能，另一小部分不可避免地转化为电热
电流通过电动机，电能转化为机械能和内能
电功：W＝ UIt
焦耳热：Q =I2Rt (电枢的电阻生热)
W＝UIt 不再等于Q = I2Rt，
应该是W = W其它 + I2Rt 且 U>IR
说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路
【模块三】电功和电热的关系
问题3. ．一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220v时，通过的电流是5A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少？由于发生了某种故障，电动机不能转动了，求此时电动机的发热功率。
小结：在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律。
①电热Q= 。②电动机消耗的电能也就是电流的功W= 。③由能量守恒得W= ，E为其他形式的能，这里是机械能；④对电动机来说，输入的功率P入= ；发热的功率P热= ；输出的功率，即机械功率P机= 。
【知识评价】
1．如图所示的电路中，用电器R1上标有“6V 3W”的字样，当开关S闭合时，电流表示数为0.5A，则电压表测 两端的电压，其示数为 V．再将开关S断开，电流表示数变为0.3A，则R1的实际功率为 W．
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2、电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝。
（1） 自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由
（2） 要使R2在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1：R2应该是多大？
3.电动汽车成为未来汽车发展的方向。若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为2Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作10min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？
教学
反思
课程名称
2.6导体的电阻
第1-2课时
课型
综合解决课
课程标准
通过实验探索，培养学生分析、归纳物理规律的能力
学习目标
1、经历决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控制变量研究物理问题的思维方法，体会实验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法。
2、深化对电阻的认识，了解导体的电阻规律，能用电阻的计算公式进行有关计算。
3、理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系。通过对不同材料电阻率的介绍，加强理论联系实际的意识和安全用电的意识。
重点
难点
重点：电阻定律的理解、利用电阻定律分析、解决相关的实际问题。
难点：利用实验探究、逻辑推理得出电阻定律。
学习过程
学习内容（任务）及问题
学习活动及行为
【模块一】影响导体电阻有关的因素
问题1：探究与导体电阻有关的因素
（1）电阻丝横截面积的测量：把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上（例如铅笔），用刻度尺测出它的 ，除以 ，得到电阻丝的直径，进而计算出大展身手的横截面积。
（2）电阻丝长度的测量：把电阻丝拉直，用 量出它的长度。
（3）电阻的测量：连接适当的电路，测量电阻丝两端的电压U和通过电阻丝的电流I，由 计算得到。
问题2、实验探究：（1）实验目的：探究导体电阻与 、 、材料的关系。（2）实验方法： 法，即在长度、横截面积、材料三个因素中，b、c、d与a 分别有 因素不同。
（3）实验原理：串联的a、b、c、d电流 ，电压与导体的电阻成 ，测量出它们的电压就可知道电阻之比，从而分析出影响导体电阻大小的有关因素。
问题3、逻辑推理探究：（1）导体电阻与长度的关系：一条导线可以看成有相同长度的多段导线串联，由串联电路的性质可以分析出导体的电阻与长度成 。
（2）导体电阻与横截面积的关系：多条长度、材料、横截面积都相同的导体紧紧束在一起，由并联电路的性质分析出导体的电阻与横截面积成
。（3）导体电阻与材料的关系：由实验探究得到长度、横截面积相同而 不同的导体电阻不同。
对电阻定律的理解
电阻定律是一个实验定律,是通过实验总结出来的,使用时应注意以下几点:①这个公式只适用于金属导体(但其他任何材料都有对应的电阻率);②计算出来的电阻是某一特定温度下的电阻,因为电阻率ρ随温度而变;③注意与电阻的定义式R=U/I SKIPIF 1 < 0 的区别.其主要区别列表如下:
R= SKIPIF 1 < 0 ρl/S
R=U/I SKIPIF 1 < 0
区别
电阻的决定式
电阻的定义式
说明了电阻由导体的哪些因素决定
提供了测定电阻的手段,并不说明电阻与U和I有关系,提供了一种测导体ρ的方法：只要测出R、L和S就可以求出ρ
只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液
适用于任何导体
注：导体的电阻由ρ、l、s共同决定，在同一段导体的拉伸或压缩形变中，l和s都变，但导体体积不变。
【典例分析】
例1 有两根不同材料的金属丝，长度相同，甲的横截面的圆半径及电阻率都是乙的2倍。 （1）它们的电阻之比是多少？ （2）把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比是多少？ （3）把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比是多少？
例2 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm，bc=5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1 A；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为( )
A、4 A B、2 A C、1/2 A D、1/4A
【知识评价】
1、把一条电阻为64Ω,的均匀电阻丝截成等长的n段后，再并联起来，电阻变为1Ω，则n等于( )．
A．32B．24C．12D．8
2．用电器离电源L米，线路上的电流为I，为使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为ρ。那么，输电线的横截面积的最小值是
A．ρL／R B．2ρLI／U C．U／ρLI D．2UL／Iρ
3、一个标有“220 V、60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V，在此过程中，电压(U)和电流(I)的关系可用图象表示，题中给出的四个图线(图1—28—4)中，肯定不符合实际的是（ ）
4一段均匀导线对折后，测得其电阻为0.5，导线原来的电阻多大？若把这根导线的一半均匀拉长三倍，另一半不变，其电阻是原来的多少倍？
5、材料相同、厚度相同、表面均为正方形的两个导体，其面积不同（S1 ＞S2）的电阻关系为R1 __R2 。
6、同一半圆形金属片，如图所示，从不同方向测量其电阻
(1)Ra、Rb是否相等？
(2)如果不等，Ra、Rb谁大？ Ra、Rb比值是多少？
7两长度和横截面积均相同的电阻丝的伏安特性曲线如图所示，两电阻丝的电阻值之比为R1：R2=？电阻率之比？
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反思
课题名称
闭合电路欧姆定律
第1课时
课型
问题解决课
课程标准
基本要求：闭合电路欧姆定律理论推导及其公式应用。
发展要求：从功和能的角度分析物理过程，并建立闭合电路的欧姆定律。
学习目标
1，经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程。体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内，外电路的能量转化。
2，理解内外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆定律。
3，能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
重点
难点
重点：闭合电路欧姆定律及其公式。
难点：经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程。
理解内外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆定律。
学习过程
学习内容（任务）及问题
学习活动及行为
【知识回顾】
1、什么是电源？
把其它形式的能转换成电能的装置。
2、电源电动势的概念?物理意义?
（1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。
（2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。
3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能？
W = UIt 对于纯电阻电路
4、最简单的电路由哪几部分组成？
由电源、 用电器、 开关、导线组成。
【模块一】 闭合电路的构成及电势变化
外电路:电源的外部叫做外电路，其电阻称为外电阻，R
内电路:电源内部的电路叫做内电路，其电阻称为内电阻，r
1、外电路电势的变化：外电路中沿电流方向电势降低
2、内电路中电势的变化：内电路中，沿电流方向电势升中有降，升高E，并降低Ir
【模块二】闭合电路能量转化
实例分析1
如图所示，一闭合电路，外电路有一电阻R，电源是一节电池，电动势为E，内阻为r。
（1）合上开关，电路中有电流的同时伴随能量的转化，在时间t内，有多少化学能转化为电能，如何计算？
电源提供的电能为：W非静电力=qE=IEt
（2）合上开关，在时间t内，整个电路中电能转化为什么能？是多少？
外电路产生电热为：Q外=I2Rt
内电路产生电热为：Q内=I2Rt
（3）在时间t内，写出闭合回路的能量转化与守恒方程？
电源提供的电能为：W=qE=IEt
外电路产生电热为：Q外=I2Rt
内电路产生电热为：Q内=I2rt
由能量守恒：
1、W=Q外+Q内
2、IEt=I2Rt+I2rt
3、E=IR+Ir
4、E=U外+U内
5、
【模块三】闭合电路的欧姆定律
1，内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆律。
2，公式：
3，适用条件：外电路是纯电阻的电路。
4，说明：
A,推导式：
B,U外=IR是外电路上总的电势降落，叫路端电压
C,U内=Ir是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.
【课堂练习】
一个电源接8Ω电阻时，通过电源的电流为0.15A, 接13Ω电阻时， 通过电源的电流为0.10A, 求电源的电动势和内阻。（E=1.5V,r=2Ω）
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反思
课程名称
3.2磁感应强度
第1课时
课型
综合解决课
课程标准
了解磁场，知道磁感应强度和磁能量，会用磁感线描述磁场。
学习目标
1.通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量（即磁感应强度）。
2.进一步体会通过比值定义物理量的方法．
3.通过阅读教材自学，能知道磁感应强度的定义、定义式、大小和方向。
重点
难点
重点：磁感应强度的物理意义
难点：磁感应强度概念的建立。
学习过程
学习内容（任务）及问题
学习活动及行为
问题1：用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？
［用电场强度来描述电场的强弱和方向。］
问题2：电场强度是如何定义的？其定义式是什么？
［电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的电场力与检验电荷量的比值来定义的，其定义式为E=。］
过渡语：今天我们用相类似的方法来学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。
【模块一】磁感应强度的方向
【问题1】电场强度的方向是如何规定的？对研究磁感应强度的方向你有何启发？
（规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。场强的方向是从电荷受力的角度规定的。小磁针放入磁场中会受到磁场力的作用，因此，磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。）
（教师指出：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，亦即磁感应强度的方向。）
【问题2】磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？
（不能。因为小磁针不会单独存在一个磁极，小磁针静止时，两个磁极所受合力为零，因此无法从小磁针受力的角度确定磁场的强弱。既无法定义磁感应强度的大小。）
【问题3】那我么如何研究磁感应强度的大小呢？
（从电流在磁场中受力的角度去研究。）
【模块二】磁感应强度的大小
【问题1】怎样研究磁场中某点的磁感应强度呢？
（可以在磁场的强弱和方向都相同的匀强磁场中，研究较长的一段通电导线的受力情况，从而推知一小段电流元的受力情况。）
[演示实验] 如图所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较磁场力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制。
（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。
［分析得出结论］通电导线长度一定时，电流越大，导线所受磁场力就越大。
（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。
［分析得出结论］电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。
教师讲解：精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的磁场力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F=BIL，式中B为比例系数。
【问题3】B有何物理意义呢？
［演示］在不同的蹄形磁铁的磁场中做上面的实验。
［教师引导学生分析计算得］
（1）在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的。
（2）I、L不变，但在不同的磁场中，比值B是不同的。
可见，B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的磁场力越大，比值B越大，表示磁场越强。
师生总结，得出磁感应强度的定义：
磁感应强度
①定义
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。
即
说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。
②物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。
③单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T。
1 T=1
④方向：磁感应强度是矢量。在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，亦即磁感应强度的方向。
【知识评价】
【例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）
A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
【例2】下列说法中错误的是（ ）
A．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场
C．一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大
D．因为B =F／IL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
【例3】一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是_____T；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_____T。
【知识评价】
【例1】答案：D
【例2】答案：ABCD
【例3】答案：0.1T；0.1T
教学
反思