【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(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，每每個輸輸出功功率對對應(yīng)兩兩個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即時時應(yīng)應(yīng)用用(即時時突突破破，，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，，電電動動機機線線圈圈電電阻阻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算例1在研研究究微微型型電電動動機機的的性性能能時時，，可可采采用用如如圖圖2－6－3所示示的的實實驗驗電電路路．．當(dāng)當(dāng)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)滑滑動動變變阻阻器器R，使使電電動動機機停停止止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動時時，，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，使使電電動動機機恢恢復(fù)復(fù)正正常常運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時，，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機正正常常運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時的的輸輸出出功功率率和和電電動動機機的的線線圈圈電電阻阻．．圖2－6－3【思路路點點撥撥】(1)電動動機機不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時相相當(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機正正常常運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時時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，電動機機繞組的的阻值R2＝10ΩΩ.當(dāng)開關(guān)斷斷開時，，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機的內(nèi)內(nèi)阻上上時，，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內(nèi)內(nèi)阻上上，所所以I＜1.5A，B對；同同理電電動機機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【思路點撥】該題所謂的的最合理就就是既能使使兩個燈泡泡正常發(fā)光光，又能使使滑動變阻阻器消耗的的功率最小小，此時電電路中的電電流應(yīng)該最最?。揪v精析】由L1(110V,40W)，L2(110V,100W)，可知R1＞R2，由串、并并聯(lián)電流電電壓特點可可知A、D中L1、L2一定不會同同時正常發(fā)發(fā)光，雖然然B、C能使L1、L2同時正常發(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)到到多多少少時時R上消消耗耗的的功功率率最最大大．．【思路路點點撥撥】求R0消耗耗的的功功率率最最大大時時，，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，R0不能當(dāng)作電源源內(nèi)阻了，因因為它是可變變的，調(diào)到最最小時，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時，電源有最最大輸出功率率，這個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．因因為R0是可變電阻，，不能當(dāng)作電電源內(nèi)阻．當(dāng)當(dāng)R0的阻值等于零零時電路中會會出現(xiàn)最大電電流，而此時時卻是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)阻不計的的電源與三個個燈泡和三個個電阻相接．．只合上開關(guān)關(guān)S1，三個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