高中1 电路中的能量转化教案

这是一份高中1 电路中的能量转化教案，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。




【教学目标】


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。


【教学重点】


电功和电热的计算。


【教学难点】


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。


【教学过程】


一、创设情景，导入新课


教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。


学生举例：


1．电灯将电能转化为内能和光能。


2．电炉将电能转化为内能。


3．电动机将电能转化为机械能。


4．电解槽将电能转化为化学能。


教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。


二、新课教学


（一）电功和电功率


请同学们思考下列问题：


（1）电场力的功的定义式是什么？


（2）电流的定义式是什么？


答：电场力的功的定义式W=qU。


电流的定义式I=qt


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？





教师讲解：


在时间t内，通过这段 电路上任一横截面的电荷量q=It


在这一过程中，电场力做的功W=qU=UIt


电场力做功的功率为P=Wt=UI


电功：电流在这一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。


电流做功的功率等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I的乘积。


在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号J。


电功常用单位是千瓦时，俗称“度”，符号是kW·h.


1kW·h表示功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能。


1kW·h=1000W×3600s=3.6×106J


利用电功率的公式P=UI计算时，电压U的单位：V，电流I的单位：A，电功率P的单位就是W。


总结如下：


1．电功（W）


（1）表达式：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即W=UIt。


（2）单位：国际单位制中：焦耳（J）。


（3）物理意义：反应了电能转化为其他形式能的多少。


2．电功率（P）


（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。


（2）表达式：电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积，即P=UI。


（3）单位：国际单位制中：瓦特（W）。


（4）物理意义：表示电流做功的快慢。


让学生观察用电器上的铭牌，提问：用电器上写的功率是它在工作中的实际功率吗？引出额定功率与实际功率。


3．额定功率和实际功率


用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。


观察实验，同一个小灯泡接入不同的电压，亮度不一样，并且测量得出的电功率也不一样，因此我们知道，用电器的实际功率与额定功率的关系：


用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。


教师展示几种常见家用电器的额定功率


（二）焦耳定律


教师：家用热水器是将电能转化成内能，那么消耗的电能转化成热量，我们可以得到Q=W=UIt由欧姆定律U=IR，可以得到热量??的表达式Q=I2Rt。


即：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。我们把它称为焦耳定律。


那么产生热量的快慢怎么表示呢？


由Q=I2Rt，P=Wt=Qt得：P=I2R，表示电流做功全部变成热的功率，我们称为热功率。


总结如下：


1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。这个关系最初是焦耳由实验得到的。表达式：Q=I2Rt


2．热功率：单位时间的发热量通常称为热功率，表达式为P=I2R。


（三）电路中的能量转化


教师：电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程。


再次请同学们列举电能转化成其他能量的例子：


1．电灯将电能转化为内能和光能。


2．电炉将电能转化为内能。


3．电动机将电能转化为机械能。


4．电解槽将电能转化为化学能。


提问：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？


学生回答：电动机除了将电能转化成机械能以外，还有一部分电能转化成了热量。


思考：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？


解：电动机发热的功率为P热=I2R=52×0.4W=10W


电动机消耗的电功率为P电=IU=5A×220V=1100W


电动的对外做功的功率为P机=P电-P热=1100W-10W=1090W


教师和学生一起总结电动机类和电热水器类的不同


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？





解：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有??非

若将玩具电动机卡住，则电路变为纯电阻电路，有??纯=??/??，


即??纯>??非。电流变示数变大。


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


答案：AC


3．对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( )


A.P=I2R


B.P=U2R


C.P=UI


D.P=Wt


答案：CD


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( )


A.P


B.U2r


C.P2rU2


D.P-P2rU2


答案：C用电路
29寸彩电
电熨斗
电冰箱
微波炉
台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W）
70～150
300～800
100～150
800～1200
40～60
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压、电阻的关系
符合欧姆定律


U=IR
不符合欧姆定律


U>IR
能量转化形式
电流做功全部转化为内能
电流做功转化为内能和


其他形式的能量
可应用的公式
W=Q=UIt=I2Rt=U2Rt
电功W＝UIt


电热Q＝I2Rt


W＝Q＋W其他