新課標(biāo)人教版3-1選修三31磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)5-資料下載頁(yè)
2024-11-20 02:51本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】3．從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子平均速率的關(guān)系。于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題。先分析課本圖2。1-1說(shuō)明該裝置只能產(chǎn)生瞬間電流。來(lái)，則水在重力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，從水池A運(yùn)動(dòng)到水池B。中的水抽到水池A中，這樣可保持A、B之間的高度差，從而使水管中有源源不斷的水流。的電場(chǎng)，直到使導(dǎo)線中該方向合場(chǎng)強(qiáng)為零，而達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此時(shí)導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線保持。與導(dǎo)線平行，自由電子只存在定向移動(dòng)。通過(guò)“思考與討論”讓學(xué)生區(qū)分靜電平衡和動(dòng)態(tài)平衡。的電流叫脈動(dòng)直流電。兩者相比，重力相當(dāng)于電場(chǎng)力，重力做功相當(dāng)于電場(chǎng)力做功，重力勢(shì)能相當(dāng)于電勢(shì)能，電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。其單位是：A·h，mA·h.
【正文】 化為其他形式能的過(guò)程，在轉(zhuǎn)化過(guò)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。 【注意】 功是能量轉(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。 在第一章里我們學(xué)過(guò)電場(chǎng)力對(duì)電荷的功，若電荷 q在電場(chǎng)力作用下從 A搬至 B， AB兩點(diǎn)間電勢(shì)差為 UAB，則電場(chǎng)力做功 W=qUAB。 對(duì)于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢(shì)差為 U，把電荷 q從一端搬至另一端，電場(chǎng)力的功 W=qU，在導(dǎo)體中形成電流，且 q=It，（在時(shí)間間隔 t內(nèi)搬運(yùn)的電量為 q，則通過(guò)導(dǎo)體截面電量為 q，I=q/t），所以 W=qU=IUt。這就是 電路中電場(chǎng)力做功即電功的表達(dá)式。 表達(dá)式： W = Iut ① 【說(shuō)明】：①表達(dá)式的物理意義：電流在一段電路上的功，跟這段電路兩端電壓、電路中電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。 ②適用條件： I、 U不隨時(shí)間變化 —— 恒定電流。 單位：焦耳（ J）。 1J=1V A s （ 2）電功率 ①定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功 ②表達(dá)式： P=W/t=UI（ 對(duì)任何電路都適用 ） ② 上式表明：電流在 一段電路上做功的功率 P，和等于電流 I 跟這段電路兩端電壓 U的乘積。 ③ 單位：為瓦特（ W）。 1W=1J/s ④ 額定功率和實(shí)際功率 額定功率 ：用電 器正常工作時(shí)所需電壓叫額定電壓，在這個(gè)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(guò)用電器的實(shí)際電流。 這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說(shuō)明 ：推導(dǎo)過(guò)程中沒(méi)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(duì)任何電壓、電流不隨時(shí)間變化的電路都適用。再者，這里 W=IUt是電場(chǎng)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。 電流在通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，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=I2Rt，電流做這么多功，放出熱量 Q=W=I2Rt。這里有一個(gè)錯(cuò)誤，可讓學(xué)生思考并找出來(lái)。 錯(cuò)在 Q=W，何以見(jiàn)得電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能增量？有無(wú)可能同時(shí)轉(zhuǎn)化為其他形式能？ 英國(guó)物理學(xué)家焦耳，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(guò)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(shí)間成正比。 表達(dá)式： Q=I2Rt ③ 【說(shuō)明】：對(duì)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(shí) W= Q=UIt=I2Rt （ 2）熱功率 ： 單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。即 P=Q/t=I2R 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(duì)所有的電路都適用，而④式只適用于 純電阻電路，對(duì)非純電阻電路（含有電動(dòng)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(shí) W 》 Q。 即 W=Q+E 其它 或 P =P 熱 + P 其它 、 UI = I2R + 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(gè)問(wèn)題（ 1）電動(dòng)機(jī)的效率。（ 2）若由于某種原因電動(dòng)機(jī)被卡住，這時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的功率為多少？ 最后通過(guò)“思考與討論”以加深認(rèn)識(shí)。注意， 在非純電阻電路中， 歐姆定律已不適用。 （三）小結(jié)：對(duì)本節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要小結(jié)。并 比較 UIt 和 I2Rt 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： 復(fù)習(xí)課本內(nèi)容 完成 P57 問(wèn)題與練習(xí)：作業(yè) 4，練習(xí) 5。建議在對(duì) 1 的證明后，把相應(yīng)的 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(dòng)機(jī)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(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以 v=／ s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度 I=5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻 R（ g=10m／ s2）。（ 4Ω）
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1