人教版高中物理必修第3册 第十二章 电能 能量守恒定律 1.电路中的能量转化.pptVIP

1.电路中的能量转化第十二章

内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习

学习目标1.通过实例分析,理解电能向其他形式的能转化是通过电流做功来实现的,加深对功与能量转化关系的认识。(物理观念)2.通过推导电功公式与焦耳定律,理解电功、电功率和焦耳定律,能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。(科学思维)3.从能量的转化和守恒的角度分析非纯电阻电路中的能量转化,理解电功与电热的区别与联系。(物理观念)4.联系生活中的电风扇、空调、电动机等电器设备,体会能量转化与守恒思想,增强理论联系实际的意识。(科学态度与责任)

思维导图

课前篇自主预习

【必备知识】一、电功和电功率1.电流做功的实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。电流做功把电能转化为其他形式的能。2.电功(1)定义:电流在一段电路中所做的功,等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。(2)公式:W=Uq=Uit。(3)单位:焦耳,符号J。

3.电功率(1)物理意义:表示电流做功快慢的物理量。(2)定义:电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的电压U与电流I的乘积。(3)公式:=UI。(4)单位:瓦特,符号:W。

二、焦耳定律1.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。(2)表达式:Q=I2Rt。2.电热功率(1)定义:电流在单位时间内的发热量通常称为电热功率。(2)表达式:P热=I2R。

三、电路中的能量转化想一想我们在生活中会经常观察到这样的现象:玩具车、电风扇、电动机等正常工作时会平稳运行很长时间,然而一旦被卡住就会大量发热,甚至可能烧毁。试分析这种现象产生的原因。提示这些用电器工作时电能只有一部分转化为内能,一旦被卡住,电能全部转化为内能,释放大量的热量。以电动机为例,设电动机消耗的功率为P电,电动机对外做功,输出的功率为P机,另外,电动机工作时自身也有能量损失,对应的功率为P损,它们之间满足P电=P机+P损。设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,电动机线圈的电阻为R,P电=UI,P损=P热=I2R,P机=UI-I2R。

【自我检测】1.正误判断,判断结果为错误的小题说明原因。(1)电功与电能的单位都是焦耳,电功就是电能。()答案×解析电功是过程量,电能是状态量,两者只是单位相同,有本质的区别,电能的变化要依靠电流做功来实现,电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。(2)电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多。()答案×解析电功率公式为P=UI,功率越大,表示电流做功越快。但是电流做功的快慢只表示电能转化的快慢,转变成什么能与用电器有关,转化的多少与时间有关。

(3)电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。()答案√(4)电功率越大,表示电流做功越多。()答案×解析电功率表示电流做功的快慢,电功率大,表示电流做功快,但做功不一定多。(5)W=UIt适用于任何电路求电功。()答案√(6)Q=I2Rt适用于任何电路求热量。()答案√

2.R1和R2分别标有“2Ω1.0A”和“4Ω0.5A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为()A.1.5W B.3.0W C.5.0W D.6.0W答案A解析把R1和R2串联后,由于R2的最大电流较小,故串联后的最大电流为0.5A,串联后的总电阻为6Ω,所以电路的最大功率为P=I2R=0.52×6W=1.5W,A正确。

3.(多选)一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同,都为R,设通过的电流相同,则(在相同时间内)下列说法正确的是()A.电炉和电动机产生的电热相等B.电动机消耗功率大于电炉消耗功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端电压相等

答案ABC解析因为电热Q=I2Rt,所以当电流I、电阻R都相等时,在相同时间内产生的电热也相等;电炉两端的电压U=IR,但电动机两端的电压除了发热还要工作,即U=IR+U,所以电炉两端电压小于电动机两端电压,由P=UI可知电动机消耗功率大于电炉消耗功率。

课堂篇探究学习

探究一对电功的理解及串、并联电路中的电功率【情境导引】用电炉烧水时,炉盘内的电炉丝被烧得通红,产生大量的热,而连接电炉的导线却不怎么热,这是什么原因?要点提示通电导线跟电炉丝是串联在一起的,通过它们的电流相等,而电炉丝的电阻比连接电炉丝的导线的电阻要大得多。由焦耳定律Q=I2Rt知在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多。

【知识归纳】1