高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化评课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化评课课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了电路中的能量转化，目标体系构建，课前预习反馈，恒定电场，UIt，I2Rt，I2R，P机＋P热，课内互动探究，探究等内容，欢迎下载使用。

1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。2．理解电热和电热功率，关注焦耳定律在生产、生活中的应用。3．从能量转化和守恒的角度理解电功和电热的区别。
1．电能转化为其他形式的能，是通过________做功来实现的。2．电流做功的实质：导体中的____________对自由电荷的静电力在做功。3．静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的________。即W＝__________。
4．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电________之比。(2)定义式：P＝_________。(3)电功率表达式：P＝________。(4)单位：电功的单位是_______(J)，电功率的单位是_______(W)。
『判一判』(1)电功与能量的单位都是焦耳，电功就是电能。(　　)(2)电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。(　　)(3)电功率越大，表示电流做功越多。(　　)
『想一想』用电器的功率越大，接在电路中消耗的电能也就越大，这种说法正确吗？解析：不正确。电功的定义式为W＝IUt＝Pt，即电流做功一方面与电功率有关，另一方面还与通电时间有关，只有电功率与时间的乘积越大时，消耗的电能才越大。
1．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成_____，跟导体的电阻及通电时间成________。即Q＝__________。2．热功率：电流通过导体发热的功率P热＝_______。『判一判』(4)焦耳定律的表达式为Q＝I2Rt，此式适用于任何电路。(　　)
1．电动机工作时能量转化关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为________。2．功率关系：P电＝_____________。3．电池充电时能量转化关系：电能转化为________能和内能。
『选一选』如图所示，一幢居民楼里住着生活习惯各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )解析：家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用P＝UI来计算，C正确。
串、并联电路中电功率的分析与计算
3．结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的功率之和。
(1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比关系还是反比关系。(2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。
典例剖析 (2023·广东省惠州市高二上学期期末)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的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个(　　)
思路引导：由于题目电压已定，取最小电流功率最小，但需保证用电器都正常工作。解析：电路要正常工作且消耗功率最小，则P总＝U总I总可知I总越小越好，但不能小于A的额定电流，故A可在干路中而B所需电流要小，可并联电阻分流从而得到正常工作的最小电流及最小功率，故选C。
(多选)图中R1＝2 Ω，R2＝4 Ω，R3＝4 Ω，通电后( )A．经R1和R3的电流之比I1∶I3＝2∶1B．R1两端的电压和R3两端的电压之比U1∶U3＝1∶1C．三个电阻消耗的电功率之比P1∶P2∶P3＝2∶1∶1D．三个电阻消耗的电功率之比P1∶P2∶P3＝3∶2∶4
纯电阻电路与非纯电阻电路
要点提炼1.两种电路的比较
2.电功、电热、电功率、热功率的比较
【注意】(1)正确识别纯电阻电路与非纯电阻电路，明确各公式的适用条件及电功和电热的关系。(2)电动机电路不是纯电阻电路，但被卡住时则为纯电阻电路。欧姆定律只适用于纯电阻电路。
典例剖析 (2023·福建福州八县(市)协作校高二上期中联考)小型直流电动机(其线圈内阻为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，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。(1)求流过电阻R的电流；(2)求电动机的发热功率；(3)如果在正常工作时，转子突然被卡住，求此时电动机中的电流。
答案：(1)1.6 A　(2)0.36 W　(3)1.7 A
(2022·浙江长兴县教育研究中心高二期中)假如电吹风中的电动机和电热丝串联连接，已知电动机线圈的电阻为R1，电热丝的阻值为R2。设电吹风机工作时两端的电压为U，工作电流为I，消耗的电功率为P，则下列关系正确的是(　　)A．P＝UI　　　　　　B．P＝I2(R1＋R2)C．U＝I(R1＋R2) D．P＝UI－I2R2解析：已知电吹风机工作时两端的电压为U，工作电流为I，则消耗的电功率为P＝UI，故A正确，D错误；对电吹风机，电能不是全部转化为热能，故消耗的电功率大于此时的热功率，有P＞I2(R1＋R2)，故B错误；根据电吹风机工作时，消耗的电功率大于热功率，可得P＝UI＞I2(R1＋R2)，即U＞I(R1＋R2)，故C错误。
误区警示1．非纯电阻电路两端所加电压U1与其电阻部分的电压U2不等，U1＞U2。2．不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，其功率P＝UI恒成立，P热＝I2R也恒成立，但在非纯电阻电路中，P＞P热，不能用错公式。3．为避免错误，可以从能量转化与守恒的角度进行判断，不要盲目下结论。4．当电动机不转时(刚启动或被卡住)时电动机所在电路为纯电阻电路，满足欧姆定律。此时的电流是电动机的最大电流。
　(2023·山西长治二中期中)电阻R和电动机 串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关闭合后，电动机正常工作。设电阻R和电动机 两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做的功为W1，产生的热量为Q1；电流通过电动机的功为W2，产生的热量为Q2。则有(　　)A．U1＜U2，Q1＝Q2B．U1＝U2，Q1＝Q2C．W1＝W2，Q1＞Q2D．W1＜W2，Q1＜Q2
错解：B或C或D错因分析：错解B：不清楚在非纯电阻电路中公式U＝IR不再成立，错选B项；错解C：由W＝IUt判断出W1＝W2，考虑到电动机有机械能输出，由能量的转化与守恒判断得Q1＞Q2，误认为C正确；错解D：正确判断出U1＜U2后，由W＝IUt得W1＜W2，由Q＝IUt，得Q1＜Q2，错选D项。正确解答：电动机正常工作时其电路是非纯电阻电路，其两端电压U2＞IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1＜W2，C错误；产生的热量由Q＝I2Rt可判断Q1＝Q2，A正确，D错误。
一、电功和电功率1．(2022·重庆山县官渡中学高二阶段测试)两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如题图所示，可知两电阻串联时的功率之比等于(　　)
解析：由于该图线为I－U图线，则图线的斜率表示电阻的倒数，两根图线的斜率比为3∶1，所以电阻之比为R1∶R2＝1∶3，根据功率公式P＝I2R，可知，两电阻串联时，电流相同，则功率之比等于电阻之比，即有PR1∶PR2＝1∶3，A、B、C错误，D正确。
2．(多选)(2023·黑龙江牡丹江三中高二上月考)如图所示，R1＝2 Ω，R2＝ 10 Ω，R3＝10 Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则( )A．S断开时，R1与R2两端的电压之比为1∶5B．S闭合时，通过R1与R2的电流之比为2∶1C．S闭合时，电阻R2与R3的功率之比为1∶1D．S断开时，电阻R1与R2的功率之比为1∶1
二、焦耳定律和电路中的能量转化3.(2023·宁波诺丁汉大学附属中学高二下学期期中)如右图所示，理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压 为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有(　　)A．P＜UI　　　　　B．P＝I2(R1＋R2)C．P＞UI D．P＞I2(R1＋R2)
解析：电吹风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小应该用P＝IU来计算，所以A、C错误；电吹风机中发热的功率要用I2R来计算，所以总的发热功率为I2(R1＋R2)，吹风机的总功率P＝IU要大于发热部分的功率，所以B错误，D正确。
4．(2023·广东省江门市高三模拟)扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能根据红外感应绕开障碍物。某扫地机器人正常工作时电动机的电压为10 V、电流为3 A、线圈电阻为1 Ω。则下列有关它的说法正确的是(　　)A．正常工作时，电动机的发热功率为100 WB．正常工作时，电动机的输出功率为9 WC．正常工作时，电动机的总功率为30 WD．电动机被杂物卡住无法运转(不考虑保护电路的作用)时，电动机的热功率为9 W
5．(2023·山东菏泽一中期中考试)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω。当S1闭合，S2、S3断开时，电流表(看成理想电流表)A示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，电流表A示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，电流表A示数为4 A。求：
(1)电炉的电阻及发热功率；(2)电动机的内阻；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？答案：(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W