12.1电路中的能量转化导学案高二上学期物理人教版

电路中的能量转化(学案）——高中物理人教版（2019）必修第三册【学习目标】1.理解电能转化为其他形式的能是通过电流做功来实现的,加深对功与能量转化关系的认识。2.能通过推导得出电功公式和焦耳定律,理解电功、电功率和焦耳定律,能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。3.能从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化。4.理解电功和电热的区别和联系。【学习重难点】重点：1．电功、电功率的概念、公式；2．焦耳定律、电热功率的概念、公式。难点：电功率和热功率的区别和联系。【预习新知】一电功和电功率1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。2．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。(2)公式：W＝UIt。(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J。3．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝UI。(3)单位：国际单位是瓦特，符号是W。二焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。2．表达式：Q＝I2Rt。3．热功率三电路中的能量转化1．电动机的作用：电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。2．能量转化关系式：P电＝P机＋P损，其中P电＝UI、P机为输出功率，P损＝P热＝I2R。3．正在充电的电池：电源的电能除了转化为电池的化学能之外，还有一部分转化为内能。【重难探究】探究点一电功和电热的关系电功电热关系纯电阻电路W=UIt=IQ=I2Rt=UItW=Q非纯电阻电路W=UItQ=W=Q+探究点二纯电阻电路与非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器电流、电压和电阻三者间的关系遵循欧姆定律I=不遵循欧姆定律，I能量转化规律电流做功将电能全部转化为内能，即W=Q=UIt=I电流做功将电能转化为内能和其他形式的能，即电功W=UIt,电热Q=I2Rt功率P电=P电=P热+P其他，探究点三对于含有电动机的电路的分析方法电动机的能量转化电动机主要把电能转化为机械能，因其内部电路有电阻，所以也会有内能产生。在电路中对于电动机的处理在处理电动机电路问题时，可以把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻与无电阻的线圈串联。电流通过电阻时产生内能，线圈对外做功产生机械能。电动机的三个功率输入功率：电动机的总功率，由电动机两端电压和通过他的电流来决定。公式为：P总=UI电热功率：电热及线圈电阻的热功率，由通过电动机的电流和线圈电阻大小决定，公式为P热=I输出功率：电动机有用功的功率。在忽略摩擦等损失的情况下，它等于输入功率与电热功率之差，公式为P出=P总P热电动机的效率效率等于输出功率与输入功率的比值，公式为η=P出探究点四串、并联电路中电功率的计算1．串联电路功率关系(1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比。(2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并联电路功率关系(1)各支路电压相同，根据，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。(2)总功率P总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。3．结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。探究点五纯电阻电路和非纯电阻电路1．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律服从欧姆定律不服从欧姆定律能量转化电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉、白炽灯等电动机、电解槽等【巩固训练】1.某扫地机器人电池容量为2000mA·h，额定工作电压为15V，额定功率为30W，则下列说法正确的是()A.扫地机器人的电阻是Ω·h是能量的单位C.扫地机器人正常工作时的电流是2AD.扫地机器人充满电后能够正常工作4h2.某大楼的楼道内装有安全出口指示牌，指示牌内部的指示灯额定功率为6W，则100个这种指示灯正常发光10min消耗的电能总和为()A. B. C. D.3.如图所示是汽车蓄电池供电简化电路图，蓄电池电动势为E，内阻为r、、是汽车的车灯，S是汽车的启动开关。开关S闭合，电动机工作，汽车启动。关于该电路以下说法正确的是()A.开关S闭合前后，车灯亮度不变B.开关S闭合后，蓄电池内阻r消耗的电功率变大C.开关S闭合后，车灯两端的电压变小D.开关S闭合前后蓄电池的输出功率不变4.有一可调光的台灯，所用的灯泡上标有“220V60W”的字样，在正常工作时，通过灯泡的电流是________A.如果想使灯泡的功率在15~45W之间变化，则应调节加在灯泡两端的电压，使它在________之间变化（假设灯泡的电阻不会随着温度而变化）．

参考答案1.答案：C解析：扫地机器人是非纯电阻用电器，根据题目所给条件无法计算出扫地机器人的电阻，故A错误；根据可知，是电荷量的单位，故B错误；扫地机器人正常工作时的电流为，故C正确；根据题意可知，，则扫地机器人充满电后能够正常工作的时间，故D错误.2.答案：B解析：根据公式，可得，故选B。3.答案：BC解析：分析电路结构可知，两车灯并联，开关S控制电动机的通断。B、汽车启动时，开关S闭合，电动机工作，干路电流增大，r消耗的电功率变大，故B正确。AC、内电压增大，路端电压减小，灯泡两端电压减小，车灯变暗，故A错误，C正确。D、根据（代表外阻），由于内外电阻大小未知，无法判断输出功率的变化，故D错误。故选：BC。4.答案：；110