人教版高中物理必修三 （電路中的能量轉(zhuǎn)化）新課件

第1節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化

知識點一電功和電功率[觀圖助學]

電吹風工作時，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？電風扇工作時，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？電熨斗工作時，將電能轉(zhuǎn)化為什么能？1.電功(1)定義：電流在一段電路中所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的________和通電時間t三者的乘積。(2)公式：W＝IUt(3)單位：________，符號為J。常用的單位：千瓦時(kW·h)，也稱“________”，1kW·h＝____________J。電流I焦耳度3.6×1062.電功率時間UI瓦特W快慢[思考判斷](1)電流做功的過程中，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(

)(2)電功W＝UIt可以用來計算所有電路中電流所做的功。(

)(3)電流通過用電器時，電流做的功越多，說明用電器的電功率越大。(

)(4)電功率越大，電流做功一定越快。(

)√√×√[觀圖助學]用電爐燒水時，爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅，產(chǎn)生大量的熱，而連接電爐的導線卻不怎么熱，這是什么原因？知識點二焦耳定律1.焦耳定律 (1)內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟________________成正比，跟導體的________及____________成正比。 (2)表達式：Q＝________。2.熱功率 (1)定義：____________內(nèi)的發(fā)熱量稱為熱功率。 (2)表達式：P＝________。 (3)物理意義：表示電流____________的物理量。電流的二次方電阻通電時間I2Rt單位時間I2R發(fā)熱快慢[思考判斷](1)電熱Q＝I2Rt可以用來計算所有含有電阻的電路中產(chǎn)生的焦耳熱。(

)(2)根據(jù)電功的公式和歐姆定律可以推導出電熱的公式，因此電功和電熱是完全相同的。(

)(3)Q＝I2Rt適用于任何電路求熱量。(

)√×√[觀圖助學]標有“220V

40W”的白熾燈泡和“220V

40W”的電動機，把它們并聯(lián)后接到220V的照明電路中，二者都能正常工作，它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的電熱相同嗎？知識點三電路中的能量轉(zhuǎn)化1.兩種電路(1)純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為導體的內(nèi)能。(2)含有電動機或電解槽等的電路稱為非純電阻電路。在非純電阻電路中，電流做功將電能除了部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機械能或化學能等其他形式的能。2.電動機的功率和效率[思考判斷](1)電動機是非純電阻用電器，所以在任何情況下，都不能將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(

)(2)電動機消耗的電能，一部分轉(zhuǎn)化為機械能，一部分轉(zhuǎn)化為線圈內(nèi)阻上的電熱。(

)×√[觀察探究] (1)如圖所示，電路中電流為I，通電時間為t，那么在這段時間內(nèi)通過這段電路任一截面的電荷量是多少？如果這段電路兩端的電勢差是U，靜電力做的功是多少？(2)電流做功的“快慢”與電流做功的“多少”是否相同，兩者間有何關系？核心要點對電功、電功率的理解答案(1)It

IUt(2)不相同。電流做功快，但做功不一定多；電流做功慢，但做功不一定少。電流做功的快慢用電功率表示，電流做功的多少用電功表示。電流做功的多少與做功的時間和做功的快慢有關。[探究歸納]1.對電功的理解(1)從力的角度看，電流做功的實質(zhì)是靜電力對自由電荷做功。(2)從能的角度看，電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，電功的大小量度了電能的減少量，標志著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少。(3)電功W＝UIt＝qU對任何電路都適用。2.對電功率的理解[試題案例][例1]一根電阻絲在通過2C的電荷量時電流所做的功為8J，若在相同的時間內(nèi)通過4C的電荷量，求： (1)電阻絲上的電流所做的功； (2)電流做功的功率是原來的幾倍。答案(1)32J

(2)4倍[針對訓練1]一個電阻接入某電路后，消耗的功率為110W，通過3C的電荷量時，有330J的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則下列說法錯誤的是(

) A.電阻兩端所加電壓為330V B.通過電阻的電流為1A C.電阻通電時間為3s D.這個電阻的阻值為110Ω答案A[觀察探究]

甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示?，F(xiàn)將兩燈泡串聯(lián)接在電路中，兩燈泡均發(fā)光，則兩燈泡哪一個較亮？若將兩燈泡并聯(lián)接在電路中，兩燈泡均發(fā)光，哪一個較亮？答案兩燈泡串聯(lián)時甲燈較亮；兩燈泡并聯(lián)時，乙燈較亮。核心要點純電阻電路中的電功率的分析與計算[探究歸納]2.串、并聯(lián)電路中的功率關系3.額定功率和實際功率 (1)用電器正常工作時所消耗的電功率叫作額定功率。當實際電壓達到額定電壓時，實際功率等于額定功率。 (2)為了用電器不被燒毀，實際功率不能大于額定功率。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，無論是純電阻電路還是非純電阻電路，電路消耗的總功率均等于電路中各部分消耗的功率之和。特別提醒：(1)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題，比例法求解會使問題簡化，但一定要確定是正比關系還是反比關系。(2)當分析用電器的功率問題時，一定要注意用電器的安全，即不要超過用電器的額定電壓、額定電流。[試題案例][例2]把兩根電阻相同的電熱絲先串聯(lián)后并聯(lián)分別接在同一電源上，若要產(chǎn)生相等的熱量，則兩種方法所需的時間之比t串∶t并為(

) A.1∶1 B.2∶1 C.4∶1 D.1∶4答案C[例3]額定電壓都是110V，額定功率PA＝100W，PB＝40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是(

)思路點撥(1)兩電燈均正常發(fā)光時，其電壓必為額定電壓。(2)滑動變阻器消耗的功率最小時電路總功率就最小。答案C[針對訓練2]把家用電爐的電熱絲剪去一小段后，繼續(xù)使用，則在同樣的時間內(nèi)(

)答案C[針對訓練3](多選)如圖所示，L1、L2是兩個規(guī)格不同的燈泡，當它們?nèi)鐖D連接時，恰好都能正常發(fā)光，設電路兩端的電壓保持不變，在將滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，下列判斷正確的是(

)A.滑動變阻器兩端電壓變大B.通過滑動變阻器的電流變小C.L1變暗，L2變亮D.L1變亮，L2變暗解析當滑動變阻器的滑片P向右移動時，滑動變阻器連入電路的電阻增大，總電阻增大，總電流減小，L1燈兩端電壓減小，L1燈變暗，L2和滑動變阻器兩端電壓增大，通過L2的電流增大，L2燈變亮，通過滑動變阻器的電流減小，故選項A、B、C正確，D錯誤。答案ABC[觀察探究]

如圖所示為一正常工作的電動機，其工作電壓為220V。 (1)電動機消耗的電能會全部轉(zhuǎn)化為線圈產(chǎn)生的內(nèi)能嗎？ (2)其工作電壓是線圈兩端電壓嗎？答案(1)一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)不是。其工作電壓大于線圈兩端電壓。核心要點非純電阻電路中的電功率、熱功率的分析與計算[探究歸納]1.純電阻電路和非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路舉例白熾燈、電爐、電熨斗、電飯鍋電動機、電解槽能量轉(zhuǎn)化情況電功和電熱的關系W＝Q即IUt＝I2RtW＝Q＋E其他UIt＝I2Rt＋E其他2.電功率與熱功率的區(qū)別與聯(lián)系(1)區(qū)別：電功率是指某段電路的總功率，即這段電路上消耗的全部電功率，表示電流在一段電路中做的功等于這段電路兩端的電壓U和通過這段電路的電流I的乘積，P電＝UI。熱功率是指元件(導體)因發(fā)熱而消耗的功率，電流通過元件發(fā)熱的功率等于通過元件(導體)的電流的平方與電阻的乘積，P熱＝I2R。(2)聯(lián)系：對純電阻電路，電功率等于熱功率；對非純電阻電路，電功率等于熱功率與轉(zhuǎn)化為除內(nèi)能外其他形式的能的功率之和。[試題案例][例4](多選)下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是(

)答案BCD[例5]規(guī)格為“220V

36W”的排氣扇，線圈電阻為40Ω，求： (1)接上220V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱的功率； (2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率。答案(1)35W

1W

(2)1210W

1210W方法總結電動機電路的分析方法(1)分清是純電阻電路還是非純電阻電路.電動機轉(zhuǎn)動時是非純電阻電路，電動機不轉(zhuǎn)動時是純電阻電路。(2)分清要求的是電功還是電熱(或熱功率)，對照公式的適用條件，合理選擇公式。(3)電動機的輸入功率即總功率P入＝IU，電動機的發(fā)熱功率P熱＝I2r，電動機的輸出功率P出＝P入－P熱。[針對訓練4]關于電功W和電熱Q的說法正確的是(

)A.在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝QB.在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于QC.W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在純電阻電路中才成立D.W＝UIt在任何電路中都成立，Q＝I2Rt只在純電阻電路中才成立解析W＝UIt適用于任何電路，Q＝I2Rt也適用于任何電路，如果是純電阻電路，則W＝Q，在非純電阻電路中W>Q，B正確，A、C、D錯誤。答案B[針對訓練5]小型直流電動機(其線圈內(nèi)阻為r＝1Ω)與規(guī)格為“4V

4W”的小燈泡并聯(lián)，再與阻值為R＝5Ω的電阻串聯(lián)，然后接至U＝12V的電源上，如圖所示，小燈泡恰好正常發(fā)光，電動機正常工作，求：(1)通過電動機的電流；(2)電動機的輸出功率P出；(3)電動機的效率。流經(jīng)電動機的電流I＝IR－IL＝0.6A。(2)電動機消耗的總功率P′＝ULI＝4×0.6W＝2.4W電動機的熱功率P熱＝I2r＝(0.6)2×1W＝0.36W電動機的輸出功率P出＝P′－P熱＝2.4W－0.36W＝2.04W。答案(1)0.6A

(2)2.04W

(3)85%學科素養(yǎng)提升

科學思維閉合電路的動態(tài)分析1.閉合電路動態(tài)分析的思路閉合電路中由于局部電阻變化(或開關的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析這類問題的基本思路是：2.閉合電路動態(tài)分析的三種方法“并同”是指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。(3)特殊值法與極限法：極限法指因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題時，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。特殊值法一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論。A.I變大，U變小 B.I變大，U變大C.I變小，U變大 D.I變小，U變小答案D[例2]

(多選)如圖所示，閉合開關S并調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P的位置，使A、B、C三燈亮度相同。若繼續(xù)將P向下移動，則三燈亮度變化情況為(