[高中教育]高二物理 第六節(jié)焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化課件 教科版

1、第六節(jié)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課標定位學(xué)習(xí)目標：1.能從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電功、電熱和電功率的含義2理解焦耳定律的意義，并能利用焦耳定律解決實際問題3知道電功和電熱的區(qū)別，并能計算純電阻電路和非純電阻電路中的電功、電熱重點難點：純電阻電路和非純電阻電路中電功、電熱的區(qū)別和應(yīng)用核心要點突破課堂互動講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第六節(jié)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、電功電功率1電功，即電流做功，實質(zhì)上是導(dǎo)體中的_對自由電荷的_力在做功2電流做功的過程就是_轉(zhuǎn)化為_能的過程，電流做功的多少等于_轉(zhuǎn)化為_能的數(shù)量3電功的公式：_.4電功率即單位時間內(nèi)_，電流在一段電路上做功的功率等于電流I與這段

2、電路兩端的電壓U的乘積表達式為P _.恒定電場靜電電能其他形式電能其他形式WUIt電流所做的功UI二、焦耳定律熱功率1內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟_成正比，跟_及_成正比2公式：QI2Rt.3熱功率：單位時間內(nèi)的發(fā)熱功率P熱_ _.電流的二次方導(dǎo)體的電阻通電時間I2R三、電路中的能量轉(zhuǎn)化1電源內(nèi)部：_轉(zhuǎn)化為_同時，電源本身也有一定的_電流流過時電源也會_，消耗_2外電路：通過_做功，將電源輸出的_轉(zhuǎn)化為_的能量3表達式：_.4物理意義：電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的功率_，等于_與電源內(nèi)電路的_之和，閉合電路歐姆定律實質(zhì)上是_在閉合電路中的具體體現(xiàn)其他形式的能電能電阻發(fā)熱一部分電能電場力電

3、能其他形式IEIUI2rIE電源輸出功率IU熱功率I2r 能量守恒定律核心要點突破一、純電阻和非純電阻電路的區(qū)別即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1.一只電爐的電阻絲電阻和一臺電動機線圈電阻相同，都為R，設(shè)通過的電流相同，則(在相同時間內(nèi))下列說法正確的是()A電爐和電動機的電熱相等B電動機消耗功率大于電爐消耗功率C電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓D電爐和電動機兩端電壓相等解析：選ABC.此題關(guān)鍵是分清電爐絲是純電阻用電器，而電動機是非純電阻用電器二、電功和電熱的理解即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2.關(guān)于電功W和電熱Q的說法正確的是()A在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，且WQB在任何電路中都有

4、WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在純電阻電路中才成立DWUIt在任何電路中成立，QI2Rt只在純電阻電路中成立解析：選B.WUIt、QI2Rt適用于一切電路，但在純電阻電路中WQ，在非純電阻電路中WQ，B對，A、C、D錯三、閉合電路中的幾種功率1幾種功率及相互關(guān)系物理量內(nèi)容 電源的功率P電源的內(nèi)耗功率P內(nèi)電源輸出功率P外普適表達式PIEP內(nèi)I2rP外IU外純電阻電路PI2(Rr)P內(nèi)I2rP外I2R聯(lián)系PP內(nèi)P外或IEI2rIU外(4)當P出Pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻R1和R2，且R1R2r2.(5)P出與R的關(guān)系如圖261所示圖261即時應(yīng)用(

5、即時突破，小試牛刀)3.如圖262所示，電源電動勢E10 V，內(nèi)阻r0.2 ，標有“8 V16 W”的燈泡L恰好正常發(fā)光，電動機線圈電阻R00.15 ，則電源的輸出功率為()A16 WB440 WC80 W D400 W圖262課堂互動講練類型一純電阻電路和非純電阻電路電功計算例1 在研究微型電動機的性能時，可采用如圖263所示的實驗電路當調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5 A和1.0 V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和15.0 V求這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率和電動機的線圈電阻圖263【思路點撥】(1)電動機不

6、轉(zhuǎn)時相當于純電阻，由歐姆定律求線圈電阻(2)根據(jù)能量守恒求電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率【答案】22.0 W2 【規(guī)律總結(jié)】非純電阻電路中歐姆定律IU/R不成立. 電功率、電熱功率只能用PUI和PI2R求解其他功率用能量關(guān)系處理變式訓(xùn)練1如圖264所示，電阻R120 ，電動機繞組的阻值R210 .當開關(guān)斷開時，電流表的示數(shù)是I00.5 A，當開關(guān)合上后，電動機轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W圖264解析：選BD.由題意知，電路兩端的電壓UR1I010 V，閉合開關(guān)后，當電壓全部加在電動機的內(nèi)阻上時，它的

7、電流為1 A，但只有一部分電壓加在電動機內(nèi)阻上，所以I1.5 A，B對；同理電動機所消耗的功率也小于10 W，則電路消耗的電功率P15 W，D正確，故選B、D.類型二串、并聯(lián)電路中的功率計算例2 給定兩只標有“110 V40 W”的燈泡L1和標有“110 V100 W”的燈泡L2及一只最大阻值為500 的滑動變阻器R，將它們接在220 V的電路中，在下圖所示的幾種接法中，最合理的是()圖265【思路點撥】該題所謂的最合理就是既能使兩個燈泡正常發(fā)光，又能使滑動變阻器消耗的功率最小，此時電路中的電流應(yīng)該最小【精講精析】由L1(110 V,40 W)，L2(110 V,100 W)，可知R1R2，由

8、串、并聯(lián)電流電壓特點可知A、D中L1、L2一定不會同時正常發(fā)光，雖然B、C能使L1、L2同時正常發(fā)光，但B中P總2(P1P2)，C中P總2P2，所以選C.【答案】C【規(guī)律總結(jié)】求解這類問題，首先要明確電路中各元件之間的連接關(guān)系，再利用串、并聯(lián)電路的一些性質(zhì)和功率分配關(guān)系求出各元件消耗的功率電路中消耗的總功率等于各元件消耗的功率之和變式訓(xùn)練2如圖266所示，R1和R2都是“4 W,100 ”的電阻，R3是“1 W,100 ”的電阻，則AB間允許消耗的最大功率是_ W.圖266答案：6類型三閉合電路中的功率問題例3 如圖267所示，電路中電池的電動勢E5 V，內(nèi)電阻r10 ，固定電阻R90 ，R0

9、是可變電阻，在R0從零增加到400 的過程中，求：圖267(1)可變電阻R0上消耗功率最大的條件和最大熱功率；(2)電池的電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和；(3)R0調(diào)到多少時R上消耗的功率最大【思路點撥】求R0消耗的功率最大時，可將Rr都當作電源的內(nèi)電阻來處理；求R上消耗的功率最大時，R0不能當作電源內(nèi)阻了，因為它是可變的，調(diào)到最小時，電路中的電流最大，因此R上的功率就最大【規(guī)律總結(jié)】當內(nèi)、外電路電阻相等時，電源有最大輸出功率，這個條件適用求變阻器上消耗的最大功率，不適用于求定值電阻上消耗功率的最大值因為R0是可變電阻，不能當作電源內(nèi)阻當R0的阻值等于零時電路中會出現(xiàn)最大電流，而此時卻是R的最大功率的條件變式訓(xùn)練3(2011年廣東模擬)如圖268所示，電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接只合上開關(guān)S1，三個燈泡都能正常工作如果再合上S2，則下列表述正確的是()A電源輸出功率減小BL1上消耗的功率增大C通過R1上的電流增大D通過R3上的電流增大圖