粤教版-物理-必修三-第五章第一节《电路中的能量》课件

粤教版—物理—必修三—第五章第一节电路中的能量【学习目标】1、理解电功和能量转化的关系2、知道焦耳定律的物理意义3、能从纯电阻电路和非纯电阻电路的角度区别电功和电热4、认识闭合电路中的能量关系一、电功和电功率一、电功和电功率一、电功和电功率在时间t内，通过一段电路任一截面的电荷量为：q=It若这段电路两端的电势差为U则电场力做功：W=Uq=UIt一、电功和电功率

在时间t内，通过一段电路任一截面的电荷量为：q=It

若这段电路两端的电势差为U则电场力做功：W=Uq=UIt

一、电功和电功率一、电功和电功率功率的定义式，适用于计算各种情景中的功率一、电功和电功率功率的定义式，适用于计算各种情景中的功率适用于计算一段电路上消耗的总电功率一、电功和电功率【要点小结】

电功指的是电路内静电力对自由电荷做的功。

公式：W=UIt

电功率指的是电路内静电力对自由电荷做功的功率。

公式：P=UI二、焦耳定律

注意在电功率P=UI公式推导过程中没有对电路的性质做任何要求，下面我们来研究只将电能转化为内能的电路。二、焦耳定律只将电能转化为内能的电路由能量守恒定律：Q=W=UIt由欧姆定律：U=IR联立得：Q=I2Rt

电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻及通电时间成正比。这就是焦耳定律。热功率：P热=I2R【例题】如图所示为某两个电阻的U－I图像，求：（1）电阻之比R1∶R2（2）若把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2（3）若把两电阻并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′【例题】如图所示为某两个电阻的U－I图像，求：（1）电阻之比R1∶R2（2）若把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2（3）若把两电阻并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′解：（1）由U-I图像得

所以：【例题】如图所示为某两个电阻的U－I图像，求：（1）电阻之比R1∶R2（2）若把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2（3）若把两电阻并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′解：（1）

（2）因为R1、R2为纯电阻，消耗的功率与热功率相等

【例题】如图所示为某两个电阻的U－I图像，求：（1）电阻之比R1∶R2（2）若把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2（3）若把两电阻并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′解：（1）

（3）纯电阻电路中有欧姆定律成立

【例题】如图所示为某两个电阻的U－I图像，求：（1）电阻之比R1∶R2（2）若把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2（3）若把两电阻并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′解：（1）

（3）纯电阻电路中有欧姆定律成立

注意P=U2/R这个公式的得出用到欧姆定律，只适用于纯电阻电路二、焦耳定律焦耳定律的理解与非纯电阻电路的能量转化问题1：恒定电压下，自由电荷在静电力的作用下定向移动的速率会一直增加吗？为什么？二、焦耳定律焦耳定律的理解与非纯电阻电路的能量转化问题1：恒定电压下，自由电荷在静电力的作用下定向移动的速率会一直增加吗？为什么？

恒定电压下电流恒定，定向移动速率恒定。

原因是自由电荷定向运动与导体晶格发生碰撞受到平均阻力与静电力平衡，而撞击使得热运动加剧从而产生内能。二、焦耳定律焦耳定律的理解与非纯电阻电路的能量转化

问题2：非纯电阻电路，例如电动机，其核心部件由线圈绕制而成，电动机工作时线圈的热功率如何计算？欧姆定律成立吗？为什么？二、焦耳定律焦耳定律的理解与非纯电阻电路的能量转化

问题2：非纯电阻电路，例如电动机，其核心部件由线圈绕制而成，电动机工作时线圈的热功率如何计算？欧姆定律成立吗？为什么？

电动机输出的机械功率：P机=UI-I2R二、焦耳定律二、焦耳定律计算一段电路上电流（静电力搬运电荷）的总功率二、焦耳定律计算一段电路上电流（静电力搬运电荷）的总功率。计算一段电路上的热功率。（自由电荷定向移动撞击使热运动加剧）二、焦耳定律计算一段电路上电流（静电力搬运电荷）的总功率。计算一段电路上的热功率。（自由电荷定向移动撞击使热运动加剧）如果该段电路为纯电阻电路（只有电能向内能的转化）二者相等。

二、焦耳定律

二、焦耳定律电路中产生的焦耳热与通电时间有关，没有控制时间一定，则不确定

二、焦耳定律电功的计算公式对电路没有任何要求适用于任何电路而W=I2Rt=U2/Rt成立的条件是纯电阻电路

二、焦耳定律非纯电阻电路中，电能不完全转化为内能，还有其他形式的能产生，所以电功率大于热功率

二、焦耳定律该公式的本质是自由电荷定向移动撞击产生使热运动加剧，无论纯电阻电路还是非纯电阻电路都有相同的形式二、焦耳定律例题：一台标有“220V66W”的电风扇，线圈的电阻为20Ω。（1）当加上220V电压，求电风扇消耗的功率、转化为机械能的功率和发热功率。（2）如果接上220V的电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电风扇消耗的功率和发热功率。二、焦耳定律例题：一台标有“220V66W”的电风扇，线圈的电阻为20Ω。（1）当加上220V电压，求电风扇消耗的功率、转化为机械能的功率和发热功率。（2）如果接上220V的电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电风扇消耗的功率和发热功率。解（1）当加220V电压，由题意电风扇正常工作此时消耗的功率为66W

P热=I2R=0.32×20W=1.8WP机=P-P热=66W-1.8W=64.2W二、焦耳定律解（2）若扇叶被卡住，则电能全部转化为内能，此时为纯电阻电路，欧姆定律成立

例题：一台标有“220V66W”的电风扇，线圈的电阻为20Ω。（1）当加上220V电压，求电风扇消耗的功率、转化为机械能的功率和发热功率。（2）如果接上220V的电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电风扇消耗的功率和发热功率。二、焦耳定律

三、闭合电路中的能量

W非=Eq=EIt（非静电力做功消耗其它能）闭合电路欧姆定律：E=U+Ir能量守恒：EIt=UIt+I2rtEI=UI+I2r例题：我国大部分电器的额定电压是220V。（1）一台电动机的线圈电阻R1=0.2Ω，正常工作时的电流I1=20A，求每秒电流所做的功以及线圈上每秒内产生的热量。（2）电饭煲正常工作时的电流I2=5A，其发热盘的电阻R2=40Ω，其消耗的电能大部分转化为哪种能？例题：我国大部分电器的额定电压是220V。（1）一台电动机的线圈电阻R1=0.2Ω，正常工作时的电流I1=20A，求每秒电流所做的功以及线圈上每秒内产生的热量。（2）电饭煲正常工作时的电流I2=5A，其发热盘的电阻R2=40Ω，其消耗的电能大部分转化为哪种能？解：（1）电流所做的功W=UI1t=220×20×1J=4400J线圈电阻产生的热量Q=I12R1t=202×0.2×1J=80J例题：我国大部分电器的额定电压是220V。（1）一台电动机的线圈电阻R1=0.2Ω，正常工作时的电流I1=20A，求每秒电流所做的功以及线圈上每秒内产生的热量。（2）电饭煲正常工作时的电流I2=5A，其发热盘的电阻R2=40Ω，其消耗的电能大部分转化为哪种能？解：（1）电流所做的功W=UI1t=220×20×1J=4400J线圈电阻产生的热量Q=I12R1t=202×0.2×1J=80J（2）电阻产生的热量Q=I22R2t=52×40×1J=1000J电功W=UI2t=220×5×1J=1100J例题：我国大部分电器的额定电压是220V。（1）一台电动机的线圈电阻R1=0.2Ω，正常工作时的电流I1=20A，求每秒电流所做的功以及线圈上每秒内产生的热量。（2）电饭煲正常工作时的电流I2=5A，其发热盘的电阻R2=40Ω，其消耗的电能大部分转化为哪种能？解：（1）电流所做的功W=UI1t=220×20×1J=4400J线圈电阻产生的热量Q=I12R1t=202×0.2×1J=80J（2）电阻产生的热量Q=I22R2t=52×40×1J=1000J电功W=UI2t=220×5×1J=1100J通过计算，可知电动机消耗的电能远大于线圈电阻产生的热量，大部分电能被转化为机械能；而电饭煲则把大部分电能转化为电阻上的热量例题：如图所示的电路中，电源的电动势E=9v，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U=3.0V，求：（1）电路中的总电流；（2）电阻R1的发热功率；（3）电动机消耗的电功率。例题：如图所示的电路中，电源的电动势E=9v，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U=3.0V，求：（1）电路中的总电流；（2）电阻R1的发热功率；（3）电动机消耗的电功率。

（3）电动机两端电压为UM=E-U-Ir=5V

电动机消耗的电功率PM=UMI=10W【小结】1、电功（W=UIt）和电功率（P=UI）2、焦耳定律（Q=I2Rt）3、闭合电路中的能量转化（EI=UI+I2r）注意：纯电阻电路中，电能全部转化为内能，欧姆定律成立，电功率等于热功率粤教版—物理—必修三—第五章第一节谢谢观看！再见粤教版—物理—必修三—第五章第一节电路中的能量答疑

1、有三个用电器，分别为笔记本电脑、电饭煲和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量（）A．笔记本电脑最多 B．电饭煲最多C．电风扇最多

D．一样多1、有三个用电器，分别为笔记本电脑、电饭煲和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量（）A．笔记本电脑最多 B．电饭煲最多C．电风扇最多

D．一样多【答案】B2、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为（）A．6：3：4 B．1：2：6 C．3：6：4 D．2：1：62、如图，已知R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为（）A．6：3：4 B．1：2：6 C．3：6：4 D．2：1：6【答案】BII/32I/3

【答案】C4、如图，电源电动势E=3V，电表均为理想电表。闭合开关S，电流表示数I=1A，电压表示数U=2V。求：（1）电阻