【优化方案】高二物理 第2章第六节焦耳定律 电路中的能量转化课件 教科版.ppt

第六节焦耳定律电路中的能量转化 课标定位学习目标 1 能从能量转化的角度理解电功 电热和电功率的含义 2 理解焦耳定律的意义 并能利用焦耳定律解决实际问题 3 知道电功和电热的区别 并能计算纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功 电热 重点难点 纯电阻电路和非纯电阻电路中电功 电热的区别和应用 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第六节焦耳定律电路中的能量转化 课前自主学案 课前自主学案 一 电功电功率1 电功 即电流做功 实质上是导体中的 对自由电荷的 力在做功 2 电流做功的过程就是 转化为 能的过程 电流做功的多少等于 转化为 能的数量 3 电功的公式 4 电功率即单位时间内 电流在一段电路上做功的功率等于电流i与这段电路两端的电压u的乘积 表达式为p 恒定电场 静电 电能 其他形式 电能 其他形式 w uit 电流所做的功 ui 二 焦耳定律热功率1 内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比 跟 及 成正比 2 公式 q i2rt 3 热功率 单位时间内的发热功率 p热 电流的二次方 导体的电阻 通电时间 i2r 三 电路中的能量转化1 电源内部 转化为 同时 电源本身也有一定的 电流流过时电源也会 消耗 2 外电路 通过 做功 将电源输出的 转化为 的能量 3 表达式 4 物理意义 电源把其他形式的能量转化为电能的功率 等于 与电源内电路的 之和 闭合电路欧姆定律实质上是 在闭合电路中的具体体现 其他形式的能 电能 电阻 发热 一部分电能 电场力 电能 其他形式 ie iu i2r ie 电源输出功率iu 热功率i2r 能量守恒定律 核心要点突破 一 纯电阻和非纯电阻电路的区别 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同 都为r 设通过的电流相同 则 在相同时间内 下列说法正确的是 a 电炉和电动机的电热相等b 电动机消耗功率大于电炉消耗功率c 电炉两端电压小于电动机两端电压d 电炉和电动机两端电压相等解析 选abc 此题关键是分清电炉丝是纯电阻用电器 而电动机是非纯电阻用电器 二 电功和电热的理解 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 关于电功w和电热q的说法正确的是 a 在任何电路中都有w uit q i2rt 且w qb 在任何电路中都有w uit q i2rt 但w不一定等于qc w uit q i2rt均只有在纯电阻电路中才成立d w uit在任何电路中成立 q i2rt只在纯电阻电路中成立解析 选b w uit q i2rt适用于一切电路 但在纯电阻电路中w q 在非纯电阻电路中w q b对 a c d错 三 闭合电路中的几种功率1 几种功率及相互关系 4 当p出 pm时 每个输出功率对应两个可能的外电阻r1和r2 且r1 r2 r2 5 p出与r的关系如图2 6 1所示 图2 6 1 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 如图2 6 2所示 电源电动势e 10v 内阻r 0 2 标有 8v16w 的灯泡l恰好正常发光 电动机线圈电阻r0 0 15 则电源的输出功率为 a 16wb 440wc 80wd 400w 图2 6 2 课堂互动讲练 在研究微型电动机的性能时 可采用如图2 6 3所示的实验电路 当调节滑动变阻器r 使电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为0 5a和1 0v 重新调节r 使电动机恢复正常运转时 电流表和电压表的示数分别为2 0a和15 0v 求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻 图2 6 3 思路点拨 1 电动机不转时相当于纯电阻 由欧姆定律求线圈电阻 2 根据能量守恒求电动机正常运转时的输出功率 答案 22 0w2 规律总结 非纯电阻电路中欧姆定律i u r不成立 电功率 电热功率只能用p ui和p i2r求解 其他功率用能量关系处理 变式训练1如图2 6 4所示 电阻r1 20 电动机绕组的阻值r2 10 当开关断开时 电流表的示数是i0 0 5a 当开关合上后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表的示数i和电路消耗的电功率p应是 a i 1 5ab i 1 5ac p 15wd p 15w 图2 6 4 解析 选bd 由题意知 电路两端的电压u r1i0 10v 闭合开关后 当电压全部加在电动机的内阻上时 它的电流为1a 但只有一部分电压加在电动机内阻上 所以i 1 5a b对 同理电动机所消耗的功率也小于10w 则电路消耗的电功率p 15w d正确 故选b d 给定两只标有 110v40w 的灯泡l1和标有 110v100w 的灯泡l2及一只最大阻值为500 的滑动变阻器r 将它们接在220v的电路中 在下图所示的几种接法中 最合理的是 图2 6 5 思路点拨 该题所谓的最合理就是既能使两个灯泡正常发光 又能使滑动变阻器消耗的功率最小 此时电路中的电流应该最小 精讲精析 由l1 110v 40w l2 110v 100w 可知r1 r2 由串 并联电流电压特点可知a d中l1 l2一定不会同时正常发光 虽然b c能使l1 l2同时正常发光 但b中p总 2 p1 p2 c中p总 2p2 所以选c 答案 c 规律总结 求解这类问题 首先要明确电路中各元件之间的连接关系 再利用串 并联电路的一些性质和功率分配关系 求出各元件消耗的功率 电路中消耗的总功率等于各元件消耗的功率之和 变式训练2如图2 6 6所示 r1和r2都是 4w 100 的电阻 r3是 1w 100 的电阻 则ab间允许消耗的最大功率是 w 图2 6 6 答案 6 如图2 6 7所示 电路中电池的电动势e 5v 内电阻r 10 固定电阻r 90 r0是可变电阻 在r0从零增加到400 的过程中 求 图2 6 7 1 可变电阻r0上消耗功率最大的条件和最大热功率 2 电池的电阻r和固定电阻r上消耗的最小热功率之和 3 r0调到多少时r上消耗的功率最大 思路点拨 求r0消耗的功率最大时 可将r r都当作电源的内电阻来处理 求r上消耗的功率最大时 r0不能当作电源内阻了 因为它是可变的 调到最小时 电路中的电流最大 因此r上的功率就最大 规律总结 当内 外电路电阻相等时 电源有最大输出功率 这个条件适用求变阻器上消耗的最大功率 不适用于求定值电阻上消耗功率的最大值 因为r0是可变电阻 不能当作电源内阻 当r0的阻值等于零时电路中会出现最大电流 而此时却是r的最大功率的条件 变式训练3 2011年广东模拟 如图2 6 8所示 电动势为e 内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接 只合上开关s1 三个灯泡都能正常工作 如果再合上s2 则下列表述正确的是 a 电源输出功率减小b l1上消耗的功率增大c 通过r1上的电流增大d 通过r3上的电流增大 图2 6 8