问题1:同学们,你们自己在家写作业的时候,有没有偷偷看看过电视啊?爸爸妈妈回家后,有没有发现你看过电视?他们是怎么发现的呢?
学生回答:有。有。摸一下电视热。
怎么摸一下热就知道了呢?今天我们就通过学习焦耳定律来发现其中的奥秘。
推进新课
[事件2]
教学任务:推导电流做功的表达式
师生活动:
思考并讨论:(多媒体打出画面)一段导体长为L,横截面积为S,电阻为R,在导体两端加上电压U,通过导体的电流为I。
图2.5-1 推导电流做功的表达式
(1)结合此模型说出电流做功实质上是怎样的?
参考答案:电流做功的实质是电路中电场力对定向移动的电荷做功。
(2)利用学过的知识,推导一下经过时间t,电流做的功。
可能出现的结果:学生无从下手。可通过问题引导学生思考并推导出公式来。
请同学们思考下列问题:
(1)电场力做功的定义式是什么? (2)电量的定义式是什么?
参考答案:(1)在第一章里我们学过电场力对电荷的功,若电荷q在电场力作用下从A搬至B,AB两点间电势差为UAB,则电场力做功W=qUAB。
(2)电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,形成电流I,在时间t内,通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。
对于一段导体而言,两端电势差为U,把电荷q从一端搬至另一端,电场力的功W=qU,在导体中形成电流,且q=It(在时间间隔t内搬运的电荷量为q,则通过导体截面电荷量为q,I=q/t),所以W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。
结论:电功
(1)定义:电路中电场力对定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)表达式:W=IUt
①物理意义:描述电流做功的多少。
②适用条件:I、U不随时间变化--恒定电流。
③单位:焦耳(J) 1 J=1 V·A·s。
【注意】功是能量转化的量度,电流做了多少功,就有多少电能减少而转化为其他形式的能,即电功等于电路中电能的减少,这是电路中能量转化与守恒的关键。
[事件3]
教学任务:推导电功率的表达式。
师生活动:
问题引导:在相同的时间里,电流通过不同用电器所做的功一般不同。(例如,在相同时间里,电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。)电流做功不仅有多少,而且还有快慢,如何描述电流做功的快慢呢?
参考答案:可以用单位时间内电流所做的功,即电功率表示做功的快慢。