高中物理1 电路中的能量转化说课课件ppt

这是一份高中物理1 电路中的能量转化说课课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了电路中的能量转化，两端的电压U，电路中的电流I，通电时间t，WUIt，所做的功，通电时间，知识点二焦耳定律，电流的二次方，I2Rt等内容，欢迎下载使用。

知识点一　电功和电功率
答案:(1)电风扇:电能转化为机械能和内能.(2)电解槽:电能转化为化学能和内能.(3)电热水器:电能转化为内能.用电器工作时,电能转化为其他形式的能,是通过电流做功来实现的.
1.结合已学知识和你的生活经验,说明下列用电器工作时的能量转化情况以及这些转化是如何实现的.(1)电风扇　(2)电解槽　(3)电热水器
2.电荷的定向移动形成电流,电能转化为其他形式的能是通过电流做功实现的,那么电流做功的实质是什么?电流做功的多少和快慢分别用哪个物理量表示?
答案:电流做功的实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功.自由电荷在静电力的作用下做定向移动,结果电荷的电势能减少,其他形式的能增加.电流做功的多少和快慢分别用电功、电功率表示.
1.电热水壶工作时,通过电热丝和导线的电流相同,为什么通电一段时间后水壶可以把水烧开,而导线却几乎不发热?电流通过导体产生热量的多少可能跟什么因素有关?
答案:由于导线的电阻很小,在相同的通电时间内导线上产生的热量很少,所以导线几乎不发热.电流通过导体产生热量的多少可能与导体的电阻、电流、通电时间有关.
知识点三　电路中的能量转化
1.电吹风工作时,电能转化为什么能?电熨斗工作时,电能转化为什么能?
答案:电吹风工作时,电能转化为机械能和内能.电熨斗工作时,电能全部转化为内能.
2.电动机的能量转化.从能量转化和守恒的角度看,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.设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,电动机线圈的电阻为R.
(1)求电动机消耗的总功率P总、电动机的发热功率P热和电动机的机械功率P机.
答案:P总=UIP热=I2RP机=P总-P热=UI-I2R
(2)在计算电动机的机械功率时渗透了哪种物理思想?
(3)接通电源,若电动机转轴被卡住,则电动机的总功率和发热功率满足什么关系?
答案:若电动机转轴被卡住,则电动机的输出功率为0,电动机的总功率和发热功率相等.
1.电功与电能的单位都是焦耳,电功就是电能. (　　)2.电功率越大,表示电流做功越多. (　　)3.电功率越大,电路中产生的热量一定越多. (　　)4.电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程. (　　)5.热功率一定等于电功率.(　　)6.在任何电路中都可以用Q=I2Rt求电热.(　　)
下图表示一段导体,已知这段导体两端的电势差为U,电荷从左向右定向移动,导体中的电流为I.
1.经过时间t,通过这段导体某截面的电荷量是多少?把这些电荷从左端移到右端,静电力做功是多少?
答案:通过这段导体任一截面的电荷量q=It.根据公式W=qU,静电力做的功为W=UIt.
2.结合已学知识和生活经验与同学讨论,如何表示电流做功的快慢.
3.若把这段导体等效为阻值为R1的电阻,当它与另一个阻值为R2的电阻串联接入电路中时,它们消耗的电功率有什么关系?若二者并联接入电路中,它们消耗的电功率有什么关系?两种连接方式中,如何计算电流做功的总功率?
1.对电功的理解.(1)从力的角度看,电流做功的实质是静电力对自由电荷做功.(2)从能的角度看,电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程,电功的大小量度了电能的减少量,标志着电能转化为其他形式的能的多少.(3)W=qU=UIt是电功的计算式,适用于任何电路.
【典例1】有分别标有“220 V　100 W”“220 V　60 W”的两个灯泡(电阻不变),把它们串联接到220 V的电源上.(1)两灯泡的实际功率各是多少?哪个灯泡更亮?(2)通电0.5 h,两灯泡各消耗多少电能?
60 W灯泡两端的实际电压U2实=IR2,灯泡的实际功率P2实=U2实I=I2R2=23.3 W.因为P2实>P1实,所以60 W的灯泡更亮.(2)100 W灯泡消耗的电能W1=P1实t=25 200 J,60 W灯泡消耗的电能W2=P2实t=41 940 J.
答案:(1)14.0 W　23.3 W　60 W的灯泡更亮(2)25 200 J 　41 940 J
电热水器是生活中常用的一种电加热器,如图所示.其内部电热元件的电阻为R,电路接通后,通过电热水器的电流为I.
答案:电流通过电热水器做功时,电能全部转化为内能,即电流做的功W等于电热水器产生的热量Q,有Q=W=UIt,根据U=IR,得热量Q的表达式为Q=I2Rt.
1.若通电时间为t,如何计算电流通过电热水器产生的热量?
2.如何计算电流的发热功率?电流的发热功率一定与电流做功的功率相等吗?
3.若把电热水器换成电风扇接入电路,则电流做的功与电流通过电风扇产生的热量是什么关系?电流做功的功率与电流通过电风扇的发热功率是什么关系?
答案:电风扇转动是靠电动机带动的,电风扇工作时电动机从电源获得能量,一部分转化为电风扇的机械能,另一部分转化为内能.从能量转化与守恒的角度看,三者满足W电=Q+W机械,其中W电=UIt,Q=I2Rt,W电>Q.对应的功率关系为P电=P热+P机械,其中P电=UI,P热=I2R,P电>P热.
4.含有电动机的电路可看成哪种电路?能量转化时,它与纯电阻电路有何区别?
5.有“220 V　40 W”的白炽灯和“220 V　40 W”的电动机,把它们并联后接到220 V 的照明电路中,二者都能正常工作,它们在相同的时间内产生的热量相同吗?为什么?
答案:含有电动机的电路可看成非纯电阻电路.能量转化时,在非纯电阻电路中,电能转化为内能和其他形式的能;在纯电阻电路中,电能全部转化为内能.
答案:不相同.电动机和白炽灯消耗的电能相同,电动机把一部分电能转化为内能,另一部分转化为机械能;白炽灯消耗的电能全部转化为内能.
纯电阻电路和非纯电阻电路的比较.
说明:不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,计算电功时都可以用W=UIt,计算电功率时都可以用P=UI,计算电热时都可以用Q=I2Rt,计算热功率时都可以用P=I2R.若用变形式时,就要考虑是不是纯电阻电路,是否遵守欧姆定律.
【典例2】一电动车动力电源上的铭牌标有“36 V 10 A·h”字样.假设工作时电源的输出电压恒为36 V,额定输出功率为180 W,由于电动机发热造成的损耗为P热,其他损耗不计,电动车的效率为80%,则下列说法正确的是(　　)A.额定工作电流为10 AB.电池充满电后总电荷量为3.6×103 CC.电动车电动机线圈的电阻为7.2 ΩD.电动车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
【典例3】有一个直流电动机,把它接入0.2 V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4 A;把它接入2 V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1 A.(1)求这台电动机线圈的电阻;(2)求这台电动机正常工作时的输出功率;(3)如果在正常工作时,转子突然被卡住,则此时电动机的发热功率为多大?
答案:(1)0.5 Ω　(2)1.5 W　(3)8 W
2.室内有几种用电器:1.5 kW的电饭煲、200 W的电冰箱、750 W的取暖器、250 W的电视机和2 kW的空调器.如果进户线处有13 A的保险丝,供电电压为220 V,下列情况下不能同时使用的是(　　)A.电饭煲和电冰箱B.取暖器和空调器C.电饭煲和空调器D.电冰箱、电视机和空调器
3.(多选)有两个灯泡L1、L2,它们的电阻不变,额定电压皆为6 V,额定功率分别为6 W、3 W,将它们接在电路中,下列说法正确的是(　　)A.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 WB.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 WC.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 WD.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W
4.把三个相同的灯泡接成如图甲、乙所示的电路,通过调节供电电压与滑动变阻器R1、R2的阻值,使两组灯泡均能正常发光,并且两电路消耗的总电功率也相同,则R1、R2满足(　　)
A.R2=9R1　 B.R2=6R1 C.R2=3R1D.R1=R2
5.小型直流电动机的线圈电阻为r=1 Ω,与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联,再与阻值为R=5 Ω的电阻串联,然后接在U=12 V的电源上,如图所示,闭合开关,小灯泡恰好正常发光,电动机正常工作,求:(1)通过电动机的电流;(2)电动机的输出功率P出;(3)电动机的效率.
答案:(1)0.6 A　(2)2.04 W　(3)85%