12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案高二上學(xué)期物理人教版

電路中的能量轉(zhuǎn)化(學(xué)案）——高中物理人教版（2019）必修第三冊(cè)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的,加深對(duì)功與能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)。2.能通過(guò)推導(dǎo)得出電功公式和焦耳定律,理解電功、電功率和焦耳定律,能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關(guān)現(xiàn)象。3.能從能量的轉(zhuǎn)化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉(zhuǎn)化。4.理解電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)系?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：1．電功、電功率的概念、公式；2．焦耳定律、電熱功率的概念、公式。難點(diǎn)：電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系?！绢A(yù)習(xí)新知】一電功和電功率1．電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做功。2．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、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的乘積。(2)公式：W＝UIt。(3)單位：國(guó)際單位是焦耳，符號(hào)是J。3．電功率(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝UI。(3)單位：國(guó)際單位是瓦特，符號(hào)是W。二焦耳定律1．內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。2．表達(dá)式：Q＝I2Rt。3．熱功率三電路中的能量轉(zhuǎn)化1．電動(dòng)機(jī)的作用：電動(dòng)機(jī)從電源獲得能量，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．能量轉(zhuǎn)化關(guān)系式：P電＝P機(jī)＋P損，其中P電＝UI、P機(jī)為輸出功率，P損＝P熱＝I2R。3．正在充電的電池：電源的電能除了轉(zhuǎn)化為電池的化學(xué)能之外，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！局仉y探究】探究點(diǎn)一電功和電熱的關(guān)系電功電熱關(guān)系純電阻電路W=UIt=IQ=I2Rt=UItW=Q非純電阻電路W=UItQ=W=Q+探究點(diǎn)二純電阻電路與非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器電流、電壓和電阻三者間的關(guān)系遵循歐姆定律I=不遵循歐姆定律，I能量轉(zhuǎn)化規(guī)律電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即W=Q=UIt=I電流做功將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能，即電功W=UIt,電熱Q=I2Rt功率P電=P電=P熱+P其他，探究點(diǎn)三對(duì)于含有電動(dòng)機(jī)的電路的分析方法電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化電動(dòng)機(jī)主要把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，因其內(nèi)部電路有電阻，所以也會(huì)有內(nèi)能產(chǎn)生。在電路中對(duì)于電動(dòng)機(jī)的處理在處理電動(dòng)機(jī)電路問(wèn)題時(shí)，可以把電動(dòng)機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻與無(wú)電阻的線圈串聯(lián)。電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生內(nèi)能，線圈對(duì)外做功產(chǎn)生機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)的三個(gè)功率輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率，由電動(dòng)機(jī)兩端電壓和通過(guò)他的電流來(lái)決定。公式為：P總=UI電熱功率：電熱及線圈電阻的熱功率，由通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流和線圈電阻大小決定，公式為P熱=I輸出功率：電動(dòng)機(jī)有用功的功率。在忽略摩擦等損失的情況下，它等于輸入功率與電熱功率之差，公式為P出=P總P熱電動(dòng)機(jī)的效率效率等于輸出功率與輸入功率的比值，公式為η=P出探究點(diǎn)四串、并聯(lián)電路中電功率的計(jì)算1．串聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各部分電路電流I相同，根據(jù)P＝I2R，各電阻上的電功率與電阻成正比。(2)總功率P總＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各支路電壓相同，根據(jù)，各支路電阻上的電功率與電阻成反比。(2)總功率P總＝UI＝U(I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n)＝P1＋P2＋…＋Pn。3．結(jié)論無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于各負(fù)載消耗的功率之和。探究點(diǎn)五純電阻電路和非純電阻電路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元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器歐姆定律服從歐姆定律不服從歐姆定律能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐、白熾燈等電動(dòng)機(jī)、電解槽等【鞏固訓(xùn)練】1.某掃地機(jī)器人電池容量為2000mA·h，額定工作電壓為15V，額定功率為30W，則下列說(shuō)法正確的是()A.掃地機(jī)器人的電阻是Ω·h是能量的單位C.掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是2AD.掃地機(jī)器人充滿電后能夠正常工作4h2.某大樓的樓道內(nèi)裝有安全出口指示牌，指示牌內(nèi)部的指示燈額定功率為6W，則100個(gè)這種指示燈正常發(fā)光10min消耗的電能總和為()A. B. C. D.3.如圖所示是汽車(chē)蓄電池供電簡(jiǎn)化電路圖，蓄電池電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r、、是汽車(chē)的車(chē)燈，S是汽車(chē)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)S閉合，電動(dòng)機(jī)工作，汽車(chē)啟動(dòng)。關(guān)于該電路以下說(shuō)法正確的是()A.開(kāi)關(guān)S閉合前后，車(chē)燈亮度不變B.開(kāi)關(guān)S閉合后，蓄電池內(nèi)阻r消耗的電功率變大C.開(kāi)關(guān)S閉合后，車(chē)燈兩端的電壓變小D.開(kāi)關(guān)S閉合前后蓄電池的輸出功率不變4.有一可調(diào)光的臺(tái)燈，所用的燈泡上標(biāo)有“220V60W”的字樣，在正常工作時(shí)，通過(guò)燈泡的電流是________A.如果想使燈泡的功率在15~45W之間變化，則應(yīng)調(diào)節(jié)加在燈泡兩端的電壓，使它在________之間變化（假設(shè)燈泡的電阻不會(huì)隨著溫度而變化）．

參考答案1.答案：C解析：掃地機(jī)器人是非純電阻用電器，根據(jù)題目所給條件無(wú)法計(jì)算出掃地機(jī)器人的電阻，故A錯(cuò)誤；根據(jù)可知，是電荷量的單位，故B錯(cuò)誤；掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流為，故C正確；根據(jù)題意可知，，則掃地機(jī)器人充滿電后能夠正常工作的時(shí)間，故D錯(cuò)誤.2.答案：B解析：根據(jù)公式，可得，故選B。3.答案：BC解析：分析電路結(jié)構(gòu)可知，兩車(chē)燈并聯(lián)，開(kāi)關(guān)S控制電動(dòng)機(jī)的通斷。B、汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)S閉合，電動(dòng)機(jī)工作，干路電流增大，r消耗的電功率變大，故B正確。AC、內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，燈泡兩端電壓減小，車(chē)燈變暗，故A錯(cuò)誤，C正確。D、根據(jù)（代表外阻），由于內(nèi)外電阻大小未知，無(wú)法判斷輸出功率的變化，故D錯(cuò)誤。故選：BC。4.答案：；110