人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化课前预习课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律1 电路中的能量转化课前预习课件ppt，共56页。PPT课件主要包含了电路中的能量转化，两端的电压U，电功和电功率，电路中的电流I，通电时间t，IUt，微思考，电流的二次方，导体的电阻，通电时间等内容，欢迎下载使用。

①物理观念：知道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：知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系．学会用图像处理数据的方法．了解本实验的误差来源及减小方法．④科学态度与责任：会从能量守恒的角度理解焦耳定律．理解电源电动势的基本含义，会从能量的守恒和转化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、伏安法测量电池电动势和内阻的实验原理、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、内外电压、闭合电路的欧姆定律、电热和电热功率．
本章难点　能够理解焦耳定律、会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，会进行电路的分析和计算．
预习导学 | 新知领悟
1．电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路____________、______________、______________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：单位时间内__________所做的功．(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．
把六个相同的小灯泡连接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的总功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是(　　)
A．P甲＝P乙　　　B．P甲＝3P乙C．P乙＝3P甲　　D．P乙>3P甲
【答案】B【解析】设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电流为3I，P甲＝12 V×3I，乙图中电路的总电流为I，P乙＝12 V×I，故有P甲＝3P乙，B正确．
1．内容：电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟____________及____________成正比．2．表达式：Q＝____________．
焦耳定律、电路中的能量转化
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的部分导线电阻要大得多，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．
多维课堂 | 素养初培
1．探究电功W＝UIt的推导过程．【答案】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作用下发生定向移动，形成电流I．在时间t内通过这段电路上任一横截面的电量为q＝It．电场力所做的功W＝qU＝IUt，电场力所做的功也就是通常所说的电流做的功，即电功．
串、并联电路中电功率的计算
2．电功的单位有时用千瓦时，说明其物理含义，并计算1千瓦时等于多少焦．【答案】1千瓦时表示功率为1千瓦的用电器在1小时内所消耗的电能．1千瓦时＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J．
精例1　有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，且消耗功率最小的电路是(　　)
A　　　　　　　　B
【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　两个灯泡分别标有“6 V　3 W”和“6 V　4 W”的字样，将这两个灯泡串联或并联后接入电源．为了保证电路安全工作，并假定灯泡电阻恒定，两种情况下两灯泡的总功率最大可以达到(　　)A．串联时5.25 W，并联时5.25 WB．串联时5.25 W，并联时7 WC．串联时7 W，并联时5.25 WD．串联时7 W，并联时7 W【答案】B
1．在什么电路中电能全部转化为内能？【答案】在纯电阻电路中，导体发热，电能全部转化为内能．
纯电阻电路和非纯电阻电路
2．设在一段电路中只有纯电阻元件，其电阻为R，通过的电流为I，试以此为模型探究焦耳定律的表达式．【答案】由欧姆定律U＝IR，在t时间内电流做的功为W＝IUt＝I2Rt．电路为纯电阻电路，W＝Q，即Q＝I2Rt，此式为焦耳定律的表达式．3．试推导电热功率的表达式．
4．怎样区分纯电阻电路和非纯电阻电路？这两种电路中电功与电热有怎样的关系？【答案】(1)电路中只含有电阻元件的电路为纯电阻电路，如白炽灯、电炉等．电路中除含有电阻元件之外，还含有电动机、电解槽、电容器等产生其他能量的电路为非纯电阻电路．(2)在纯电阻电路中，电流做功全部转化电热，即W＝Q．在非纯电阻电路中，电流做的功除一部分转化为电热之外，大部分转化为其他形式的能．即W＝Q＋E其他，此时W>Q．
5．讨论在非纯电阻电路中如何计算电功率和电热功率？【答案】P电＝UI，P热＝I2R，在非纯电阻电路中，由于有其他形式的能出现，所以P电＝P热＋P其他，此时P电>P热．
精例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】2 Ω　22.0 W
变式2　规格为“220 V　36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，(1)接上220 V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上220 V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．【答案】(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W
电动机电路的分析与计算
2018年1月16日，工信部修订后的《电动自行车安全技术规范》国家标准报批稿16日起面向社会公示．2018年5月16日，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布新修订的《电动自行车安全技术规范》．8月25日，电动自行车工业产品生产许可证管理转为实施强制性产品认证过渡期自2018年8月1日起至2019年4月14日止．2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶．2021年11月1日起，只有悬挂号牌的合规电动自行车才可上路行驶．
【专练】　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人＋m车)g＝20 N10 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．
课堂小练 | 素养达成
【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．
3．如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则R1∶R2∶R3是(　　)A．1∶1∶1　B．4∶1∶1C．1∶4∶4　D．1∶2∶2【答案】C
4．(多选)不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V　40 W”的灯泡，下列说法正确的是(　　)A．接在110 V的电路中的功率为20 WB．接在110 V的电路中的功率为10 WC．接在440 V的电路中的功率为160 WD．接在220 V的电路中的功率为40 W【答案】BD