12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化（課件）高二物理（人教版2019）

制作：陳慶威第十二章：電能

能量守恒定律高中物理必修第三冊(cè)新課引入01.高中物理必修第三冊(cè)這章我們要研究的是電路中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？用能量守恒定律推導(dǎo)出的閉合電路的規(guī)律是怎樣的？自然界存在哪些能源？能源的利用與可持續(xù)發(fā)展有著怎樣的關(guān)系？新課引入02.高中物理必修第三冊(cè)人類(lèi)的活動(dòng)離不開(kāi)能量。大量的事例說(shuō)明，自發(fā)的能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性。在能源的利用過(guò)程中，能量雖然是守恒的，但是可利用的品質(zhì)降低了。為了人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展，需要我們節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。新課引入03.高中物理必修第三冊(cè)

竭澤而漁，豈不獲得？而明年無(wú)魚(yú)。——《呂氏春秋·義賞》第十二章：第1節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化高中物理必修第三冊(cè)制作：陳慶威目錄CONTENT高中物理必修第三冊(cè)電功和電功率焦耳定律電路中的能量轉(zhuǎn)化總結(jié)提升新課引入00.高中物理選擇性必修第一冊(cè)

現(xiàn)代生活中隨處都可以見(jiàn)到用電設(shè)備和用電器，例如電燈、電視、電熱水壺、電動(dòng)汽車(chē)等。那么，你知道這些用電器中的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的嗎？電功和電功率第一部分溫故知新01.高中物理必修第三冊(cè)電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，是通過(guò)電流做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。初中時(shí)，我們知道：電動(dòng)機(jī)通電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；電熱水壺通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；手機(jī)電池充電把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；電功02.高中物理必修第三冊(cè)W=qUq=It

電流做功的實(shí)質(zhì)：恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力作正功，電勢(shì)能減小，其它形式的能增加。1.定義：電路中電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功，簡(jiǎn)稱(chēng)電功，通常也說(shuō)成是電流的功。2.表達(dá)式：W=qU=UIt

W=UIt適用一切電路高中物理必修第三冊(cè)3.意義：量度電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的多少。5.標(biāo)量,單位：

J1kWh=3.6×106J6.測(cè)量方法：電能表、伏安法等。4.決定因素：電功與通過(guò)用電器的電量（通過(guò)用電器的電流和通電時(shí)間）和用電器兩端的電壓成正比。電功03.電功率04.高中物理必修第三冊(cè)不同用電器做功的快慢不同，如何描述電流做功的快慢？1.定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功2.表達(dá)式：3.標(biāo)量

單位換算：W(1kW=103W)4.測(cè)量方法：電壓表和電流表比值定義法適用一切電路高中物理必修第三冊(cè)額定功率:用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標(biāo)出的功率）實(shí)際電壓:用電器實(shí)際工作時(shí)的電壓實(shí)際功率:用電器在實(shí)際電壓下的功率額定電壓:用電器正常工作時(shí)電壓（銘牌上標(biāo)出的電壓）電流做功有沒(méi)有規(guī)律呢？額定功率和實(shí)際功率05.常用電器的額定功率06.高中物理必修第三冊(cè)常用電路29寸彩電電熨斗電冰箱微波爐臺(tái)燈額定電壓（V）220220220220220額定功率（W）～150300～800100～150800～120040～60焦耳定律第二部分焦耳定律01.高中物理必修第三冊(cè)電流通過(guò)某導(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。電流通過(guò)電熱水器，電爐等電熱元件做功時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能。

這個(gè)關(guān)系式最初是由焦耳通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接得到的，物理學(xué)中就把它叫作焦耳定律（Jouleˊslaw）。焦耳實(shí)驗(yàn)探究02.高中物理必修第三冊(cè)說(shuō)明：焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。實(shí)驗(yàn)演示03.高中物理必修第三冊(cè)熱功率04.高中物理必修第三冊(cè)熱功率：(1)單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱量叫做熱功率;(2)熱功率等于通電導(dǎo)體中電流I的二次方與導(dǎo)體電阻R的乘積。P熱=I2R

P=UI（一切電流做功的功率）總功率（專(zhuān)指電流發(fā)熱的功率）熱功率思考：如果電路中還含有除電阻之外的其他負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)，電路中的能量又改如何轉(zhuǎn)化呢？電路中的能量轉(zhuǎn)化第三部分問(wèn)題與思考01.高中物理必修第三冊(cè)

思考：如圖，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接上電源后，會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，這里涉及哪些功率？功率間的關(guān)系又如何？這種電路又有何特點(diǎn)？

如果電路中有電動(dòng)機(jī)或者正在充電的電池，那么電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能之外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和化學(xué)能。兩種常見(jiàn)電路02.高中物理必修第三冊(cè)純電阻電路：只含有電阻的電路，把電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)也是純電阻器件;

非純電阻電路：電路中含有電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或有電解槽在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的電路，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其它形式的能。兩種電路的對(duì)比分析03.高中物理必修第三冊(cè)純電阻電路:

電能→

內(nèi)能QI2Rt

WIUt=I=U/R非純電阻電路:電能→內(nèi)能和其它形式的能WW其+QIUt

I2RtI＜U/R說(shuō)明歐姆定律不適用于非純電阻電路！＞指某段電路在某段時(shí)間內(nèi)消耗的全部電能!指轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那部分電能!RM高中物理必修第三冊(cè)純電阻電路:非純電阻電路:I=U/R電功=電熱:W=IUt==I2RtU2t/R電功率=熱功率：P=IU=U2/R=I2R=P熱

I＜U/R電功：W=IUt電熱：Q=I2Rt電功率：P=IU熱功率：P熱=I2RRM=Q關(guān)于電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題具體該如何處理呢？04.兩種電路的對(duì)比分析電動(dòng)機(jī)05.高中物理必修第三冊(cè)電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能。在電路計(jì)算中，歐姆定律不再適用。高中物理必修第三冊(cè)1．輸入功率：電動(dòng)機(jī)的總功率；P總＝UI2．輸出功率：電動(dòng)機(jī)做有用功的功率；3．熱功率：電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈上有電阻，電流通過(guò)時(shí)要發(fā)熱；P熱＝I2r4．功率關(guān)系：P總＝P出＋P熱5．電動(dòng)機(jī)的效率： 電動(dòng)機(jī)問(wèn)題06.純電阻電路和非純電阻電路對(duì)比07.高中物理必修第三冊(cè)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I＝U/R不服從歐姆定律：U>IR或I<U/R能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱即電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能電流做功除轉(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、電爐絲、白熾燈等電動(dòng)機(jī)、電解槽等電功與電熱的計(jì)算公式比較08.高中物理必修第三冊(cè)高中物理必修第三冊(cè)規(guī)律總結(jié)09.規(guī)律總結(jié)：無(wú)論是純電阻電路還是非純電阻電路，計(jì)算電功時(shí)都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，熱量都可以用Q＝I2Rt，熱功率都可以用P＝I2R，若用變形式時(shí)，就要考慮是否是純電阻電路?？偨Y(jié)提升第四部分課堂小結(jié)高中物理必修第三冊(cè)電路中的能量轉(zhuǎn)化電功率P=UI做功快慢電功W=UIt（適用于一切電路）焦耳定律電熱：Q=I2Rt熱功率：P熱=I2R能量轉(zhuǎn)化P電=P機(jī)+P熱例題1例題精選01.【參考答案】B高中物理必修第三冊(cè)

解析例題解析02.高中物理必修第三冊(cè)

例題2例題精選03.【參考答案】AB高中物理必修第三冊(cè)（多選）如圖所示，a、b兩點(diǎn)間的電壓為9V，三個(gè)電阻的阻值分別為R1=R2=6Ω、R3=3Ω。下列說(shuō)法正確的是（）A．R1、R2、R3兩端的電壓之比為1：1：1B．R1、R2、R3消耗的電功率之比為1：1：2C．在相等的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)R1、R2、R3的電荷量之比為2：2：1D．在相等的時(shí)間內(nèi)，R1、R2、R3產(chǎn)生的焦耳熱之比為1：2：