【優(yōu)化方案】高二物理 第2章第六節(jié)焦耳定律 電路中的能量轉(zhuǎn)化課件 教科

第六節(jié)焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：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(shí)際問題．3．知道電功和電熱的區(qū)別，并能計(jì)算純電阻電路和非純電阻電路中的電功、電熱．重點(diǎn)難點(diǎn)：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(diǎn)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(shí)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(shí)間內(nèi)_____________，電流在一段電路上做功的功率等于電流I與這段電路兩端的電壓U的乘積．表達(dá)式為P＝＝___.恒定電場靜電電能其他形式電能其他形式W＝UIt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：Q＝I2Rt.3．熱功率：單位時(shí)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(shí)間I2R三、電路中的能量轉(zhuǎn)化1．電源內(nèi)部：_____________轉(zhuǎn)化為_____．同時(shí)，電源本身也有一定的_____．電流流過時(shí)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(dá)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(shí)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能其他形式IE＝IU＋I(xiàn)2rIE電源輸出功率IU熱功率I2r能量守恒定律核心要點(diǎn)突破一、純電阻和非純電阻電路的區(qū)別即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1.一只電爐的電阻絲電阻和一臺電動機(jī)線圈電阻相同，都為R，設(shè)通過的電流相同，則(在相同時(shí)間內(nèi))下列說法正確的是(

)A．電爐和電動機(jī)的電熱相等B．電動機(jī)消耗功率大于電爐消耗功率C．電爐兩端電壓小于電動機(jī)兩端電壓D．電爐和電動機(jī)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(jī)是非純電阻用電器．二、電功和電熱的理解即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)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Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在純電阻電路中才成立D．W＝UIt在任何電路中成立，Q＝I2Rt只在純電阻電路中成立解析：選B.W＝UIt、Q＝I2Rt適用于一切電路，但在純電阻電路中W＝Q，在非純電阻電路中W＞Q，B對，A、C、D錯．三、閉閉合電電路中中的幾幾種功功率1．幾種種功率率及相相互關(guān)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(dá)式P＝IEP內(nèi)＝I2rP外＝IU外純電阻電路P＝I2(R＋r)P內(nèi)＝I2rP外＝I2R聯(lián)系P＝P內(nèi)＋P外或IE＝I2r＋I(xiàn)U外(4)當(dāng)P出＜Pm時(shí)，每每個(gè)輸輸出功功率對對應(yīng)兩兩個(gè)可可能的的外電電阻R1和R2，且R1··R2＝r2.(5)P出與與R的關(guān)關(guān)系系如如圖圖2－6－1所示示．．圖2－6－1即時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)用用(即時(shí)時(shí)突突破破，，小小試試牛牛刀刀)3.如圖圖2－6－2所示示，，電電源源電電動動勢勢E＝10V，內(nèi)內(nèi)阻阻r＝0.2ΩΩ，標(biāo)標(biāo)有有““8V16W””的燈燈泡泡L恰好好正正常常發(fā)發(fā)光光，，電電動動機(jī)機(jī)線線圈圈電電阻阻R0＝0.15ΩΩ，則則電電源源的的輸輸出出功功率率為為()A．16WB．440WC．80WD．400W圖2－6－2課堂互動講練類型一純電阻電路和非純電阻電路電功計(jì)算例1在研研究究微微型型電電動動機(jī)機(jī)的的性性能能時(shí)時(shí)，，可可采采用用如如圖圖2－6－3所示示的的實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電電路路．．當(dāng)當(dāng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)滑滑動動變變阻阻器器R，使使電電動動機(jī)機(jī)停停止止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動時(shí)時(shí)，，電電流流表表和和電電壓壓表表的的示示數(shù)數(shù)分分別別為為0.5A和1.0V；重重新新調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)R，使使電電動動機(jī)機(jī)恢恢復(fù)復(fù)正正常常運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)，，電電流流表表和和電電壓壓表表的的示示數(shù)數(shù)分分別別為為2.0A和15.0V．求求這這臺臺電電動動機(jī)機(jī)正正常常運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)的的輸輸出出功功率率和和電電動動機(jī)機(jī)的的線線圈圈電電阻阻．．圖2－6－3【思路路點(diǎn)點(diǎn)撥撥】(1)電動動機(jī)機(jī)不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)相相當(dāng)當(dāng)于于純純電電阻阻，，由由歐歐姆姆定定律律求求線線圈圈電電阻阻．．(2)根據(jù)據(jù)能能量量守守恒恒求求電電動動機(jī)機(jī)正正常常運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)的的輸輸出出功功率率．．【答案案】22.0W2Ω【規(guī)律總結(jié)結(jié)】非純電阻阻電路中中歐姆定定律I＝U/R不成立.電功率、、電熱功功率只能能用P＝UI和P＝I2R求解．其其他功率率用能量量關(guān)系處處理．變式訓(xùn)練練1如圖2－6－4所示，電電阻R1＝20ΩΩ，電動機(jī)機(jī)繞組的的阻值R2＝10ΩΩ.當(dāng)開關(guān)斷斷開時(shí)，，電流表表的示數(shù)數(shù)是I0＝0.5A，當(dāng)開關(guān)關(guān)合上后后，電動動機(jī)轉(zhuǎn)動動起來，，電路兩兩端的電電壓不變變，電流流表的示示數(shù)I和電路消消耗的電電功率P應(yīng)是()A．I＝1.5AB．I＜1.5AC．P＝15WD．P＜15W圖2－6－4解析：：選BD.由題意意知，，電路路兩端端的電電壓U＝R1I0＝10V，閉合合開關(guān)關(guān)后，，當(dāng)電電壓全全部加加在電電動機(jī)機(jī)的內(nèi)內(nèi)阻上上時(shí)，，它的的電流流為1A，但只只有一一部分分電壓壓加在在電動動機(jī)內(nèi)內(nèi)阻上上，所所以I＜1.5A，B對；同同理電電動機(jī)機(jī)所消消耗的的功率率也小小于10W，則電電路消消耗的的電功功率P＜15W，D正確，，故選選B、D.類型二串、并聯(lián)電路中的功率計(jì)算例2給定兩兩只標(biāo)標(biāo)有““110V40W””的燈泡泡L1和標(biāo)有有“110V100W”的燈泡泡L2及一只只最大大阻值值為500ΩΩ的滑動動變阻阻器R，將它們接接在220V的電路中，，在下圖所所示的幾種種接法中，，最合理的的是()圖2－6－5【思路點(diǎn)撥】該題所謂的的最合理就就是既能使使兩個(gè)燈泡泡正常發(fā)光光，又能使使滑動變阻阻器消耗的的功率最小小，此時(shí)電電路中的電電流應(yīng)該最最小．【精講精析】由L1(110V,40W)，L2(110V,100W)，可知R1＞R2，由串、并并聯(lián)電流電電壓特點(diǎn)可可知A、D中L1、L2一定不會同同時(shí)正常發(fā)發(fā)光，雖然然B、C能使L1、L2同時(shí)正常發(fā)發(fā)光，但B中P總＝2(P1＋P2)，C中P總＝2P2，所以選C.【答案】C【規(guī)律總結(jié)】求解這類問問題，首先先要明確電電路中各元元件之間的的連接關(guān)系系，再利用用串、并聯(lián)聯(lián)電路的一一些性質(zhì)和和功率分配配關(guān)系．求求出各元件件消耗的功功率．電路路中消耗的的總功率等等于各元件件消耗的功功率之和．．變式訓(xùn)練2如圖2－6－6所示，R1和R2都是“4W,100Ω”的電阻，R3是“1W,100Ω”的電阻，則則AB間允許消耗耗的最大功功率是________W.圖2－6－6答案：6類型三閉合電路中的功率問題例3如圖2－6－7所示，電路路中電池的的電動勢E＝5V，內(nèi)電阻r＝10Ω，固定電阻阻R＝90Ω，R0是可變電阻阻，在R0從零增加到到400ΩΩ的過程中，，求：圖2－6－7(1)可變電阻R0上消耗功率率最大的條條件和最大大熱功率；；(2)電池池的的電電阻阻r和固固定定電電阻阻R上消消耗耗的的最最小小熱熱功功率率之之和和；；(3)R0調(diào)到到多多少少時(shí)時(shí)R上消消耗耗的的功功率率最最大大．．【思路路點(diǎn)點(diǎn)撥撥】求R0消耗耗的的功功率率最最大大時(shí)時(shí)，，可可將將R＋r都當(dāng)作電源的的內(nèi)電阻來處處理；求R上消耗的功率率最大時(shí)，R0不能當(dāng)作電源源內(nèi)阻了，因因?yàn)樗强勺冏兊?，調(diào)到最最小時(shí)，電路路中的電流最最大，因此R上的功率就最最大．【規(guī)律總結(jié)】當(dāng)內(nèi)、外電路路電阻相等時(shí)時(shí)，電源有最最大輸出功率率，這個(gè)條件件適用求變阻阻器上消耗的的最大功率，，不適用于求求定值電阻上上消耗功率的的最大值．因因?yàn)镽0是可變電阻，，不能當(dāng)作電電源內(nèi)阻．當(dāng)當(dāng)R0的阻值等于零零時(shí)電路中會會出現(xiàn)最大電電流，而此時(shí)時(shí)卻是R的最大功率的的條件．變式訓(xùn)練3(2020年廣東模擬)如圖2－6－8所示，電動勢勢為E、內(nèi)阻不計(jì)的的電源與三個(gè)個(gè)燈泡和三個(gè)個(gè)電阻相接．．只合上開關(guān)關(guān)S1，三個(gè)燈泡都都能正常工作作．如果再合合上S2，則下列表述述正確的是()A．電源輸出功功率減小B．L1上消耗的功率率