粤教版 (2019)必修 第三册第一节 电路中的能量背景图ppt课件

这是一份粤教版 (2019)必修 第三册第一节 电路中的能量背景图ppt课件，共56页。PPT课件主要包含了第一节电路中的能量，课前•自主预习，两端的电压U，电功和电功率，电路中的电流I，通电时间t，UIt，微思考，电流的二次方，导体的电阻等内容，欢迎下载使用。

①物理观念：知道焦耳定律和能量守恒定律的内容．了解能量耗散，了解自然界宏观过程中能量转化和转移的方向性．②科学思维：理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律．理解电热和电热功率．
③科学探究：知道运用控制变量法探究电流产生的热量与哪些因素有关，进一步理解电流发热量的影响因素以及能量的转化过程．④科学态度与责任：会从能量守恒的角度理解焦耳定律．理解闭合电路中能量的转化关系，会从能量的转化和守恒定律推导出闭合电路的欧姆定律．会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题．会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算．
本章重点　知道能量守恒定律的内容、能源短缺和环境恶化问题、能源的类别划分、电流做功的实质．了解能量耗散、自然界宏观过程中的方向性．理解电功和电热的区别、电功和电功率的概念，知道电流做功的实质、电热和电热功率．
本章难点　能够理解焦耳定律．会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题．会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的功率问题关系．
1．电功．(1)定义：电流在一段电路上所做的功等于这段电路____________、______________和______________三者的乘积．(2)公式：W＝_______．(3)单位：国际单位是______，符号是____．(4)意义：描述电能转化为其他形式能的多少．
2．电功率．(1)定义：________做功与完成这些功所用时间之比．(2)公式：P＝__________．(3)单位：______，符号是______．(4)意义：描述________转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢．
家庭用电用“度”做单位，度是电功的单位，还是电功率的单位？【答案】度是电功的单位．1度＝1 kW·h＝3.6×106 J．
如图是某品牌的抽油烟机，主要部件是照明灯和抽气扇(电动机)，它们可以独立工作，互不影响，抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，功率大小不同．下列电路图中符合要求的是(　　)
【答案】A【解析】因为照明灯与排气扇相互不影响，能独立工作，故应使照明灯与排气扇并联，且各自的支路有一个开关控制，干路上没有开关；又因为抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，所以抽气扇与电阻串联，其中开关与电阻并联，故A正确，B、C、D错误．
1．内容：电流通过导体产生的热量与________________成正比，与____________及_____________成正比．2．表达式：Q＝_________．
焦耳定律、闭合电路中的能量
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？【答案】导线跟电炉丝是串联在一起的，通过它们的电流相等，而电炉丝的电阻比连接电炉丝导线的电阻要大得多，由焦耳定律Q＝I2Rt知在相等的时间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多．
　　　　　一台电动机的额定电压为U，额定电流为I，电动机线圈的电阻为R．则该电动机正常工作时，t时间内产生的热量是(　　)
【答案】B【解析】线圈电阻是R，通过线圈的电流是I，研究线圈产生的焦耳热时，根据焦耳定律可得，线圈R产生的热量为Q＝I2Rt，故B正确，A、C、D错误．
1．串联电路中功率关系．(1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比．(2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn．
串、并联电路中电功率的计算
2．并联电路中功率关系．   (2)总功率P总＝UI总＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn．3．结论．无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和．
例1　有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V的电源上，两盏电灯均可能正常发光，且消耗功率最小的电路是(　　)
A　　　　　　　 B　　　　　　　　C　　　　　　　　D
【解析】若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路，UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W；对D电路，变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯正常发光，且电路中消耗总功率为280 W．综上可知，C正确．
变式1　(多选)如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b间有恒定电压，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是(　　)A．L1亮度不变，L2变暗B．L1变暗，L2变亮C．电路消耗的总功率减小D．经过滑动变阻器的电流减小【答案】BCD
纯电阻电路和非纯电阻电路
(2)非纯电阻电路．电功W＝UIt，电热 Q＝I2Rt，W＞Q．电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电＞P热．
2．电动机的功率和效率．(1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI．(2)电动机发热的功率：P热＝I2r．(3)电动机的输出功率(机械功率)：P机＝P总－P热＝UI－I2r．
例2　在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．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0.5 A和1.0 V；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2.0 A和15.0 V．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．【答案】22.0 W　2 Ω．
【解析】当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V．则电动机的总功率P总＝U2I2＝15.0×2.0 W＝30.0 W．线圈电阻的热功率P热＝Ir＝2.02×2 W＝8.0 W．所以电动机的输出功率P输出＝P总－P热＝30.0 W－8.0 W＝22.0 W．
变式2　(2023年江门一中段考)如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图．重物质量m＝50 kg，电源提供给电动机的电压为U＝110 V．当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时，通过电动机的电流为I＝5.0 A．不计各种摩擦，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．电动机输出的功率为450 WB．电动机输入的功率为500 WC．电动机损耗的功率为50 WD．电动机线圈的电阻为22 Ω
电动机电路的分析与计算
1．电源的相关功率和电源的效率．(1)电源的总功率：P总＝IE＝I(U内＋U外)．(2)电源的输出功率：P出＝IU外．
电源的相关功率和电源的效率
(3)电源内部的发热功率：P′＝I2r．
例3　电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻R0＝3 Ω．(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？【答案】(1)0　10.9 W　(2)4.5 Ω　13.3 W
变式3　如图所示，线段A为某电源的U－I图像，线段B为某电阻的U－I图像，当上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出；(2)电源内部损耗的电功率；(3)电源的效率η．【答案】(1)4 W　(2)2 W　(3)66.7%
　　　　　路端电压与电流的关系闭合电路欧姆定律可变形为U＝E－Ir，E和r可认为是不变的，由此可知：(1)路端电压随总电流的增大而减小．(2)电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E．在图像中，U－I图像在纵轴上的截距表示电源的电动势．
电动自行车电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源，在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把、闸把等零部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具．
例4　下表是某品牌电动自行车的主要技术参数．
质量m＝60 kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0.02倍．取g＝10 m/s2．(1)若以这一速度连续行驶10 min，电动机至少做多少功？(2)行驶过程中通过电动机的电流多大？
【答案】(1)7.2×104 J　(2)4.4 A【解析】(1)电动自行车所受的阻力f＝0.02(m＋m车)g＝20 N，10 min内自行车行驶的路程x＝vt＝6×10×60 m＝3 600 m，所以电动机所做的有用功W有＝fx＝20×3 600 J＝7.2×104 J．
1．一电动机线圈电阻为R，在它两端加上电压U，电动机正常工作，测得通过它的电流为I，电动机的输出功率是(　　)【答案】C【解析】电动机的电功率P＝UI，热功率P热＝I2R，所以机械功率P机＝P－P热＝UI－I2R，故C正确．
2．(2023年深圳南山段考)某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220 V电压下工作．下列说法正确的是(　　)
A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风B．该电吹风中电动机的内电阻为440 ΩC．吹热风时电热丝的功率为990 WD．吹热风时通过电热丝的电流为4 A【答案】D
3．(多选)(2023年普宁勤建学校段考)如图甲所示，用内阻为r1的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示．在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r2，则时间t内(　　)
4．一台线圈电阻为r的电动机可以等效为一台理想电动机M和纯电阻r串联，如图所示．如果将此电动机接入电压为U的电源，通过的电流为I，则在t时间内(　　)A．M产生的电热为Q＝I2rtB．M产生的电热为Q＝IUtC．M消耗的电能为E＝I(U－Ir)tD．M消耗的电能为E＝IUt【答案】C
【解析】电动机M为理想电动机，没有内电阻，不产生热量，所以理想电动机M产生的电热为0，故A、B错误；通过的电流为I，纯电阻为r，纯电阻的电压为Ir，理想电动机的电压为U－Ir，理想电动机M消耗的电能为E＝I(U－Ir)t，故C正确，D错误．