高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化导学案

电路中的能量转化

【学习目标】

1．理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。

2．理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。

3．知道电功率和热功率的区别和联系。

4．通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养分析、推理能力。

【学习重点】

电功和电热的计算。

【学习难点】

电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。

【学习过程】

一、导入新课

列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。

1．电灯将________转化为________________。

2．电炉将________转化为________________。

3．电动机将________转化为________________。

4．电解槽将________转化为________________。

猜想：电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关？

二、新课学习

（一）电功和电功率

思考：

（1）电场力的功的定义式是什么？

（2）电流的定义式是什么？

如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I。

在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？

这相于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了多少功？

电场力做功的功率是多少？

这些公式分别用语言怎么描述？

总结如下：

1．电功（W）

（1）表达式：________________________。

（2）单位：国际单位制中：____________。

（3）物理意义：____________________________________。

2．电功率（P）

（1）定义：________________________________________________。

（2）表达式：_________________________。

（3）单位：国际单位制中：____________。

（4）物理意义：____________________________________。

3．额定功率和实际功率

用电器铭牌上所标称的功率是_______________，用电器在实际电压下工作的功率是_______________。

用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。

（二）焦耳定律

1．焦耳定律：____________________________________________________________。

表达式：_____________。

2．热功率：____________________________________，表达式为____________。

（三）电路中的能量转化

思考：电动机是将消耗的电能全部转化成机械能了吗？玩具汽车运行久了会怎么样？为什么会这样？

例题：一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？

总结：

例题：规格为“220V，1000W”的电炉，求：①电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；②电炉的电阻。

三、课堂练习

1．如右图所示的电路，若将玩具电动机卡住，电流表的示数如何变化？

2．关于电功，下列说法中正确的有(　　)

A．电功的实质是电场力所做的功

B．电功是电能转化为内能

C．电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度

D．电流通过电动机时的电功率和热功率相等

3．对计算任何用电器的电功率都适用的公式是(　　)

4．加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为(　　)