電功和電功率
教學(xué)目標(biāo)
（一）知識目標(biāo)
1、知道電功是指電場力對自由電荷所做的功，做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過程。
2、理解電功、電功率的概念及表達(dá)式的物理意義并能用電功的公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
3、了解額定電壓、額定功率、實(shí)際功率的意義。
4、知道電功率、熱功率的聯(lián)系和區(qū)別.
（二）能力目標(biāo)
1、通過燈泡工作功率的演示，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和利用實(shí)驗(yàn)分析和處理實(shí)際問題的能力。
（三）情感目標(biāo)
1、通過演示實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的重視，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。
2、通過電能和其他能的轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律的講解進(jìn)一步滲透辨論唯物主義觀點(diǎn)的教育和節(jié)約能源勤儉節(jié)約的優(yōu)良傳統(tǒng)。
3、通過燈泡實(shí)際功率的演示，對學(xué)生進(jìn)行安全意識教育。
教學(xué)建議
1、在推導(dǎo)電功的公式時(shí)，應(yīng)該注意講清楚，在時(shí)間 內(nèi)，只是相當(dāng)于把電荷 由電路的一端移至另一端(兩端的電壓為 )，這與在真空中把某一電荷 由某處移至另一處有區(qū)別，但效果是一樣的，即所做的功相同。
2、可用類比的方法向?qū)W生說明：電場力對自由電行做功時(shí)，在真空中電勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這相當(dāng)于物體在真空中自由下落時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；在電阻元件中電勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這相當(dāng)于物體在粘滯性較大的液體中勻速下落時(shí)，重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
3、教材只要求學(xué)生知道電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系，而不要求對這個(gè)問題作進(jìn)一步討論。
4、對于 這兩個(gè)導(dǎo)出式，要明確它的使用條件和適用范圍，即：純電阻電路。
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
電功、電功率
一、教學(xué)目標(biāo)
1、理解電功、電功率的概念，公式的物理意義。
2、了解實(shí)際功率和額定功率。
3、了解電功和電熱的關(guān)系。
4、了解公式 （ ）和 （ ）的適用條件。
5、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。
6、能運(yùn)用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)解決簡單的含電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路問題。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1、教學(xué)重點(diǎn)在于區(qū)別并掌握電功和電熱的計(jì)算。
2、難點(diǎn)主要在學(xué)生對電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏感性認(rèn)識，接受起來比較困難。
三、主要教學(xué)過程
（－）提出問題，引入新課
1、通過前面的學(xué)習(xí)，可知導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下發(fā)生定向移動(dòng)，電場力對定向移動(dòng)的電荷做功嗎？（做功，而且做正功）
2、電場力做功將引起能量的轉(zhuǎn)化，電能轉(zhuǎn)化為其他形式能，舉出一些大家熟悉的例子。
電能→機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)。
電能→內(nèi)能，如電熱器。
電能→化學(xué)能，如電解槽。
本節(jié)課將重點(diǎn)研究電路中的能量問題。
（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1、電功
（1）定義：電路中電場力對走向移動(dòng)的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。
（2）實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律在電路中的體現(xiàn)。
電能通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式能。
上一章里學(xué)過電場力對電荷的功，若電荷 在電場力作用下從A搬至B，AB兩點(diǎn)間電勢差為 ，則電場力做功 。
對于一段導(dǎo)體而言，兩端電勢差為 ，把電荷 從一端搬至另一端，電場力的功 ，
在導(dǎo)體中形成電流，且 ，（在時(shí)間間隔 內(nèi)搬運(yùn)的電量為 ，則通過導(dǎo)體截面電流為 ， ），所以 。這就是電路中電場力做功即電功的表達(dá)式。
（3）表達(dá)式：
說明：
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： 、 不隨時(shí)間變化——恒定電流。
（4）單位：電流單位用安培（A），電壓單位用伏（V），時(shí)間單位用秒（S），則電功的單位是焦耳（J）。
（5）電功率
①表達(dá)式：
物理意義：一段電路上功率，跟這段電路兩端電壓和電路中電流強(qiáng)度成正比。
②單位：功的單位用焦耳（J），時(shí)間單位用秒（s），功率單位為瓦特（W）。
1W=1J/s
這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)說明：推導(dǎo)過程中沒用到任何特殊電路或用電器的性質(zhì)，的表達(dá)式對任何電壓、電流不隨時(shí)間變化的電路都適用。再者，這里 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。
電流在通過導(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， ，又由歐姆定律， ，所以得出 ，電流做這么多功，放出熱量 。這里有一個(gè)錯(cuò)誤，可讓學(xué)生思考并找出來。
錯(cuò)在 ，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(shí)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）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(shí)間成正比。
（2）表達(dá)式：
對于導(dǎo)體而言，根據(jù)歐姆定律， ，所以 ，電流做功完全用來生熱，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（3）說明：焦耳定律表明，純電阻電路中電流做功完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，同時(shí)，有電阻的電路中電流做功會(huì)引起內(nèi)能的增加，且電熱 。
（4）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(dòng)，由于電場做功，電子動(dòng)能增加，但不斷地與晶格（原子核點(diǎn)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(yùn)動(dòng)加劇，從而溫度升高。
（5）純電阻電路中的
①電功 ，對所有電路中電阻的生熱都適用。
結(jié)合純電阻電路歐姆定律 ，
②電功率 ，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
3、非純電阻電路中的（以含電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)電路如圖所示，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為 ，通過電動(dòng)機(jī)電流為 ，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為 ，則電流做功或電動(dòng)機(jī)消耗的總電能為 ，電動(dòng)機(jī)線圈電阻生熱 ，電動(dòng)機(jī)還對外做功，把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能， 是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能。
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 =1s即可，可得總功率 ，電熱功率 ，輸出功率 ，三者關(guān)系是 。
4、額定功率和實(shí)際功率
為了使用電器安全、正常地工作，對用電器工作電壓和功率都有規(guī)定數(shù)值。
（1）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。
一般說來，用電器電壓不能超過額定電壓，但電壓低于額定電壓時(shí)，用電器功率不是額定功率，而是實(shí)際功率。
（2）實(shí)際功率 ， 、 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。
（三）復(fù)習(xí)鞏固
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 kg，電源提供恒定電壓 ，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以 的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中電流強(qiáng)度 =5A，求電動(dòng)機(jī)線圈電阻 （ ）（4Ω）
探究活動(dòng)
1、調(diào)查電路設(shè)計(jì)中采用了那些方法來減小導(dǎo)線上的電能損耗。
2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：驗(yàn)證