物理：第2章第六节焦耳定律电路中的能量转化

1、第六节焦耳定律电路中的能量转化第六节焦耳定律电路中的能量转化课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.能从能量转化的角度理解电功、能从能量转化的角度理解电功、电热和电功率的含义电热和电功率的含义2理解焦耳定律的意义，并能利用焦耳定理解焦耳定律的意义，并能利用焦耳定律解决实际问题律解决实际问题3知道电功和电热的区别，并能计算纯电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、电热的区别和应用电功、电热的区别和应用核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化

2、训练知能优化训练第六节焦耳定律第六节焦耳定律电路中的能量转化电路中的能量转化课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、电功电功率一、电功电功率1电功，即电流做功，实质上是导体中的电功，即电流做功，实质上是导体中的_对自由电荷的对自由电荷的_力在做功力在做功2电流做功的过程就是电流做功的过程就是_转化为转化为_能的过程，电流做功的多少等于能的过程，电流做功的多少等于_转化为转化为_能的数量能的数量3电功的公式：电功的公式：_.4电功率即单位时间内电功率即单位时间内_，电流，电流在一段电路上做功的功率等于电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路与这段电路两端的电压两端的电压U的乘积

3、表达式为的乘积表达式为P _.恒定电场恒定电场静电静电电能电能其他形式其他形式电能电能其他形式其他形式WUIt电流所做的功电流所做的功UI二、焦耳定律热功率二、焦耳定律热功率1 内 容 ： 电 流 通 过 导 体 产 生 的 热 量 跟 内 容 ： 电 流 通 过 导 体 产 生 的 热 量 跟_成正比，跟成正比，跟_及及_成正比成正比2公式：公式：QI2Rt.3热功率：单位时间内的发热功率热功率：单位时间内的发热功率P热热_ _.电流的二次方电流的二次方导体的电阻导体的电阻通电时间通电时间I2R三、电路中的能量转化三、电路中的能量转化1电源内部：电源内部：_转化为转化为_同时，同时，电源本身

4、也有一定的电源本身也有一定的_电流流过时电源也会电流流过时电源也会_，消耗，消耗_2外电路：通过外电路：通过_做功，将电源输出的做功，将电源输出的_转化为转化为_的能量的能量3表达式：表达式：_.4物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率功率_，等于，等于_与电源内电路的与电源内电路的_之和，闭合电路欧姆定律实质上是之和，闭合电路欧姆定律实质上是_在闭合电路中的具体体现在闭合电路中的具体体现其他形式的能其他形式的能电能电能电阻电阻发热发热一部分电能一部分电能电场力电场力电能电能其他形式其他形式IEIUI2rIE电源输出功率电源输出功率IU热功率热

5、功率I2r 能量守恒定律能量守恒定律核心要点突破核心要点突破一、纯电阻和非纯电阻电路的区别一、纯电阻和非纯电阻电路的区别即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，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一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同，都为相同，都为R，设通过的电流相同，则，设通过的电流相同，则(在相同时在相同时间内间内)下列说法正确的是下列说法正确的是()A电炉和电动机的电热相等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电炉和电动机两

6、端电压相等解析：解析：选选ABC.此题关键是分清电炉丝是纯电阻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用电器，而电动机是非纯电阻用电器二、电功和电热的理解二、电功和电热的理解即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.关于电功关于电功W和电热和电热Q的说法正确的是的说法正确的是()A在任何电路中都有在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，且，且WQB在任何电路中都有在任何电路中都有WUIt、QI2Rt，但，但W不一不一定等于定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在纯电阻电路中才成立均只有在纯电阻电路中才成立DWUIt在任何电路中成立，在任何电路中成立，QI2Rt

7、只在纯电阻只在纯电阻电路中成立电路中成立解析：解析：选选B.WUIt、QI2Rt适用于一切电路，但适用于一切电路，但在纯电阻电路中在纯电阻电路中WQ，在非纯电阻电路中，在非纯电阻电路中WQ，B对，对，A、C、D错错三、闭合电路中的几种功率三、闭合电路中的几种功率1几种功率及相互关系几种功率及相互关系物理量物理量内容内容 电源的功率电源的功率P电源的内电源的内耗功率耗功率P内内电源输出电源输出功率功率P外外普适表达普适表达式式PIEP内内I2rP外外IU外外纯电阻电纯电阻电路路PI2(Rr)P内内I2rP外外I2R联系联系PP内内P外外或或IEI2rIU外外(4)当当P出出Pm时，每个输出功率对

8、应两个可能时，每个输出功率对应两个可能的外电阻的外电阻R1和和R2，且，且R1R2r2.(5)P出出与与R的关系如图的关系如图261所示所示图图261即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.如图如图262所示，电源电动势所示，电源电动势E10 V，内，内阻阻r0.2 ，标有，标有“8 V16 W”的灯泡的灯泡L恰好正恰好正常发光，电动机线圈电阻常发光，电动机线圈电阻R00.15 ，则电源的，则电源的输出功率为输出功率为()A16 WB440 WC80 W D400 W图图262课堂互动讲练课堂互动讲练纯电阻电路和非纯电阻电路电功计算纯电阻电路和非纯电阻电路电功计算 在研究微

9、型电动机的性能时，可采用如图在研究微型电动机的性能时，可采用如图263所示的实验电路当调节滑动变阻器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使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为别为0.5 A和和1.0 V；重新调节；重新调节R，使电动机恢复正，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和和15.0 V求这台电动机正常运转时的输出功率和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电动机的线圈电阻图图263【思路点拨思路点拨】(1)电动机不转时相当于纯电电动机不转时相当于纯电阻，由欧姆定律求线

10、圈电阻阻，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根据能量守恒求电动机正常运转时的输出功率功率【答案答案】22.0 W2 【规律总结规律总结】非纯电阻电路中欧姆定律非纯电阻电路中欧姆定律IU/R不成立不成立. 电功率、电热功率只能用电功率、电热功率只能用PUI和和PI2R求解其他功率用能量关系处理求解其他功率用能量关系处理变式训练变式训练1如图如图264所示，电阻所示，电阻R120 ，电动机绕组的阻值，电动机绕组的阻值R210 .当开关断开当开关断开时，电流表的示数是时，电流表的示数是I00.5 A，当开关合上后，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电电动机

11、转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数流表的示数I和电路消耗的电功率和电路消耗的电功率P应是应是()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W图图264解析：解析：选选BD.由题意知，电路两端的电压由题意知，电路两端的电压UR1I010 V，闭合开关后，当电压全部加在电动，闭合开关后，当电压全部加在电动机的内阻上时，它的电流为机的内阻上时，它的电流为1 A，但只有一部分，但只有一部分电压加在电动机内阻上，所以电压加在电动机内阻上，所以I1.5 A，B对；对；同理电动机所消耗的功率也小于同理电动机所消耗的功率也小于10 W，则电路，则电路消耗的电功率消耗的电功率P15 W，D正

12、确，故选正确，故选B、D.串、并联电路中的功率计算串、并联电路中的功率计算 给定两只标有给定两只标有“110 V40 W”的灯泡的灯泡L1和标有和标有“110 V100 W”的灯泡的灯泡L2及一只最大及一只最大阻值为阻值为500 的滑动变阻器的滑动变阻器R，将它们接在，将它们接在220 V的电路中，在下图所示的几种接法中，最合的电路中，在下图所示的几种接法中，最合理的是理的是()图图265【思路点拨思路点拨】该题所谓的最合理就是既能使两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最小，此时电路中的

13、电流应该最小【精讲精析精讲精析】由由L1(110 V,40 W)，L2(110 V,100 W)，可知，可知R1R2，由串、并联电流电压特点可，由串、并联电流电压特点可知知A、D中中L1、L2一定不会同时正常发光，虽然一定不会同时正常发光，虽然B、C能使能使L1、L2同时正常发光，但同时正常发光，但B中中P总总2(P1P2)，C中中P总总2P2，所以选，所以选C.【答案答案】C【规律总结规律总结】求解这类问题，首先要明确求解这类问题，首先要明确电路中各元件之间的连接关系，再利用串、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并联电路的一些性质和功率分配关系求出各元

14、件消耗的功率电路中消耗的总功率等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于各元件消耗的功率之和变式训练变式训练2如图如图266所示，所示，R1和和R2都是都是“4 W,100 ”的电阻，的电阻，R3是是“1 W,100 ”的的电 阻 ， 则电 阻 ， 则 A B 间 允 许 消 耗 的 最 大 功 率 是间 允 许 消 耗 的 最 大 功 率 是_ W.图图266答案：答案：6闭合电路中的功率问题闭合电路中的功率问题 如图如图267所示，电路中电池的电动所示，电路中电池的电动势势E5 V，内电阻，内电阻r10 ，固定电阻，固定电阻R90 ，R0是可变电阻，在是可变电阻，在R0

15、从零增加到从零增加到400 的过程的过程中，求：中，求：图图267(1)可变电阻可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大上消耗功率最大的条件和最大热功率；热功率；(2)电池的电阻电池的电阻r和固定电阻和固定电阻R上消耗的最小热上消耗的最小热功率之和；功率之和；(3)R0调到多少时调到多少时R上消耗的功率最大上消耗的功率最大【思路点拨思路点拨】求求R0消耗的功率最大时，可消耗的功率最大时，可将将Rr都当作电源的内电阻来处理；求都当作电源的内电阻来处理；求R上消上消耗的功率最大时，耗的功率最大时，R0不能当作电源内阻了，不能当作电源内阻了，因为它是可变的，调到最小时，电路中的电因为它是可变的，调到最

16、小时，电路中的电流最大，因此流最大，因此R上的功率就最大上的功率就最大【规律总结规律总结】当内、外电路电阻相等时，电源当内、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最大值因为R0是可变电阻，不能当作电源内是可变电阻，不能当作电源内阻当阻当R0的阻值等于零时电路中会出现最大电流，的阻值等于零时电路中会出现最大电流，而此时却是而此时却是R的最大功率的条件的最大功率的条件变式训练变式训练3(2011年广东模拟年广东模拟)如图如图268所示，所示，电动势为电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关电阻相接只合上开关S1，三个灯泡都能正常工，三个灯泡都能正常工作如果再合上作如果再合上S2，则下列表述正确的是，则下列表述正确的是()A电源输出功率减小电源输出功率减小BL1上消耗的功率增大上消耗的功率增大C通过通过R1上的电流增大上的电流增大D通过通过R3上的电流增大上的电流增大图图268解析：解析：选选C.在合上在合上S2之前，三灯泡都能正常工作，之前，三灯泡都能正常工作，合上合上S2之后，电路中的总电阻之后，电路中的总电阻R总总减小