12.1电路中的能量转化 导学案-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

1、第十二章第十二章 电能电能 能量守恒定律能量守恒定律 12.1 电路中的能量转化电路中的能量转化【学习目标学习目标】1. 通过实例分析，理解电能转化为其他形式能是通过电流做功来实现的，加深对功与能量转化关系的认识。2.通过推导电功公式和焦耳定律，理解电功、电功率和焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中相关现象。3.从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。4.联系生活中的电风扇、电动机等电器设备，体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的意识。【开启新探索开启新探索】从能量角度研究电路从能量角度研究电路我们知道，在电路中使用不同的用电器，往往会有不同的能量转

2、化。回顾生活中用过的用电器，说明用电器将电能转化成怎样的能量？ 【质疑提升质疑提升 1】电功和电功率电功和电功率1. 功是能量转化的量度，思考并说明：用电器将电能转化为其它形式的过程中，是什么力做功实现的呢？2. 如图，在一段电路中，电路两端电压为 U，在 t 时间内，定向移动电荷量为q，则移动电荷电场力做多少功？若电路中的电流为 I，又可以怎样表示电场力做功？ 电功：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的 、电路中的 、 三者的 。3. 电流在一段电路中做功的功率又怎样求解？ 电功率：电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段电路两端的 和 的 。4. 想一下，用上述表达式求解电功和电功

3、率，与接在电路中的元件是纯电阻、非纯电阻有关吗？【质疑提升质疑提升 2】焦耳定律焦耳定律1. 在初中我们已学习了焦耳定律，回顾一下，焦耳定律的内容？焦耳定律是实验定律、还是理论推导定律？ 焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体产生的 跟电流的 成 ，跟导体的 及通电 成 。 焦耳定律的表达式：Q 。焦耳定律是 定律。2. 能量在转化或转移的过程中是守恒的。在电路中，通过电流做功将电能转化为其它形式的能。若电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能转化为什么能量？设电阻为 R 的元件两端电压为 U、通过元件的电流为I，则（1）在时间 t 内电流做的功 W？产生的电热 Q？（2）W、Q 大小上有怎样关系？

4、（3）通过两者的关系，你会有怎样的推论？ 3. 电流通过导体发热的功率如何求解？在求解电热的表达式中，是否对任何电路都可以适用呢？【质疑提升质疑提升 3】电路中的能量转化电路中的能量转化1. 当电流通过纯电阻元件时，电能完全转化为热能。但有些电路中除含有电阻外还含有其它负载，如电动机。以含电动机的电风扇为例，研究电路中的能量转化。思考：当电路中接入电风扇，电动机正常运行。(1)电路中有怎样的能量转化？能量间又有怎样的关系？(2)电路中有怎样的功率、功率关系？2. 通过对非纯电阻电路的分析，说明：欧姆定律适用于非纯电阻电路吗？3. 通过对纯电阻电路、非纯电阻电路的分析，思考不同电路中电功、电热的

5、求解方法：物理量电路纯电阻电路非纯电阻电路电功（电功率）电热（电热功率）【学以致用学以致用】1. 试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？串联：功率的分配与电阻成正比串联：功率的分配与电阻成正比并联：功率的分配与电阻成反比并联：功率的分配与电阻成反比2. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图， R1是电阻，R2是加热用的电阻丝。 （1）自动开关 S 接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。 （2）要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1 ：R

6、2应该是多少？加热、保温，断开时，回路电阻较大，电压相同，功率较小。1：13. 一台电动机，线圈的电阻是为 0.4，当它两端所加的电压是 220V 时，通过的电流是5A 。（1）我们通过欧姆定律计算出线圈的电流是 550A ，为什么有这样的差别？（2）这台电动机发热的功率和对外做功的功率各是多少？（3）如果电动机被卡，不再转动，试计算其产生的电热功率。非纯电阻元件。10W 1090W。1.21105W【核心素养提升核心素养提升】1下列关于电功和电功率的说法中，正确的是( )A. 电功率也就是热功率B. 电流做功越多，则功率越大C. 电功率越小，则电流做的功一定越小D. 电流做功就是电场力做功，

7、把电能转化为其他形式的能2通过电阻 R 的电流强度为 I 时，在时间 t 内产生的热量为 Q，若电阻为 2R，电流强度为 I/2 时，则在时间 t 内产生的热量为（ ）A4Q B2Q CQ/2 DQ/43. 关于三个公式的适用范围，以下说法正确的是（ )22,UPIU PI R PR A. 第一个公式普遍适用于求电功率，后两个公式普遍适用于求热功率 B. 在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率又可适用于求热功率 C. 在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式、第三个公式可适用于求热功率 D. 由可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义UIR4. 两个绕线电阻分别标有“

8、100、10W”和“20、40W”，则它们的额定电流之比为 （ ）AB C D5:510:205:101:20005 为手机电池充电时，充电宝输出电能转化为手机电池的化学能和内能，等效电路如图所示。在充电开始后的时间内，充电宝的输出电压 U 与输出电流 I 都恒定，若手机电池的内阻为 r，则 t 时间内（）A输出电流UIrB充电宝自身的热功率为 I2rC充电宝输出的电能为 UItD手机电池储存的化学能为 UIt6 在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器 R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为 0.5A 和 1.0V。重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，

9、此时电流表和电压表的示数分别为 2.0A和 24.0V。则这台电动机正常运转时的机械功率为（）A40WB44WC47WD48W7 如图所示的电路中，输入电压 U 恒为 12V，灯泡 L 上标有 “6V，12W”字样，电动机线圈的电阻 0.5。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是（）A灯泡正常发光时的电阻为 2B电动机的输入功率为 10WC电动机线圈电阻的发热功率为 2WD整个电路消耗的电功率为 14W8 近年来，机器人逐渐走入我们的生活。如图所示，某科技小组在研究机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端电压为 U1、通过的电流为 I1时，电动机没有转动。当电动机两端电压为 U2、通过的

10、电流为 I2时，电动机正常转动。则这台电动机正常工作时的输出功率为（）ABCD2121 12I UU II221221I UU II221 1U IU I22U I9. 如图所示的电路中，电炉电阻R=10，电动机线圈电阻r=1，电路两端电压U=100V，电流表的示数为30A，则：MAUR电动机（1）通过电动机的电流为多少？（2）电动机输出功率？（3）电动机分钟对外提供的动能？20A 1600W 9.6104J10. 四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10 V 4 W”，RB、RD的规格为“10 V 2 W”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。 DACB11

11、. 如图所示，输电线路两端的电压 U 为 220 V，每条输电线的电阻 R 为 5 ，电热水器A 的电阻 RA为 30 。求电热水器 A 上的电压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻R B 为 15 的电热水壶 B，则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少？ V3440W21815 W31210W32420第十二章第十二章 电能电能 能量守恒定律能量守恒定律 12.1 电路中的能量转化电路中的能量转化【学习目标学习目标】1. 通过实例分析，理解电能转化为其他形式能是通过电流做功来实现的，加深对功与能量转化关系的认识。2.通过推导电功公式和焦耳定律，理解电功、电功率和焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生

12、活中相关现象。3.从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。4.联系生活中的电风扇、电动机等电器设备，体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的意识。【开启新探索开启新探索】从能量角度研究电路从能量角度研究电路我们知道，在电路中使用不同的用电器，往往会有不同的能量转化。回顾生活中用过的用电器，说明用电器将电能转化成怎样的能量？ 【质疑提升质疑提升 1】电功和电功率电功和电功率1. 功是能量转化的量度，思考并说明：用电器将电能转化为其它形式的过程中，是什么力做功实现的呢？2. 如图，在一段电路中，电路两端电压为 U，在 t 时间内，定向移动电荷量为q，则移动

13、电荷电场力做多少功？若电路中的电流为 I，又可以怎样表示电场力做功？ 电功：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的 、电路中的 、 三者的 。3. 电流在一段电路中做功的功率又怎样求解？ 电功率：电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段电路两端的 和 的 。4. 想一下，用上述表达式求解电功和电功率，与接在电路中的元件是纯电阻、非纯电阻有关吗？【质疑提升质疑提升 2】焦耳定律焦耳定律1. 在初中我们已学习了焦耳定律，回顾一下，焦耳定律的内容？焦耳定律是实验定律、还是理论推导定律？ 焦耳定律：焦耳定律：电流通过导体产生的 跟电流的 成 ，跟导体的 及通电 成 。 焦耳定律的表达式：Q 。焦

14、耳定律是 定律。2. 能量在转化或转移的过程中是守恒的。在电路中，通过电流做功将电能转化为其它形式的能。若电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能转化为什么能量？设电阻为 R 的元件两端电压为 U、通过元件的电流为I，则（1）在时间 t 内电流做的功 W？产生的电热 Q？（2）W、Q 大小上有怎样关系？（3）通过两者的关系，你会有怎样的推论？ 3. 电流通过导体发热的功率如何求解？在求解电热的表达式中，是否对任何电路都可以适用呢？【质疑提升质疑提升 3】电路中的能量转化电路中的能量转化1. 当电流通过纯电阻元件时，电能完全转化为热能。但有些电路中除含有电阻外还含有其它负载，如电动机。以含电动机

15、的电风扇为例，研究电路中的能量转化。思考：当电路中接入电风扇，电动机正常运行。(1)电路中有怎样的能量转化？能量间又有怎样的关系？(2)电路中有怎样的功率、功率关系？2. 通过对非纯电阻电路的分析，说明：欧姆定律适用于非纯电阻电路吗？3. 通过对纯电阻电路、非纯电阻电路的分析，思考不同电路中电功、电热的求解方法：物理量电路纯电阻电路非纯电阻电路电功（电功率）电热（电热功率）【学以致用学以致用】1. 试根据串、并联电路的电流、电压特点推导：串联电路和并联电路各导体消耗的电功率与它们的电阻有什么关系？2. 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。如图

16、所示是电饭锅的电路图， R1是电阻，R2是加热用的电阻丝。 （1）自动开关 S 接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。 （2）要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1 ：R2应该是多少？3. 一台电动机，线圈的电阻是为 0.4，当它两端所加的电压是 220V 时，通过的电流是5A 。（1）我们通过欧姆定律计算出线圈的电流是 550A ，为什么有这样的差别？（2）这台电动机发热的功率和对外做功的功率各是多少？（3）如果电动机被卡，不再转动，试计算其产生的电热功率。【核心素养提升核心素养提升】1下列关于电功和电功率的说法中，正确的是( )A. 电功率也就是热功率B. 电流做功越

17、多，则功率越大C. 电功率越小，则电流做的功一定越小D. 电流做功就是电场力做功，把电能转化为其他形式的能2通过电阻 R 的电流强度为 I 时，在时间 t 内产生的热量为 Q，若电阻为 2R，电流强度为 I/2 时，则在时间 t 内产生的热量为（ ）A4Q B2Q CQ/2 DQ/43. 关于三个公式的适用范围，以下说法正确的是（ )22,UPIU PI R PR A. 第一个公式普遍适用于求电功率，后两个公式普遍适用于求热功率 B. 在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率又可适用于求热功率 C. 在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式、第三个公式可适用于求热功率 D.

18、由可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义UIR4. 两个绕线电阻分别标有“100、10W”和“20、40W”，则它们的额定电流之比为 （ ）AB C D5:510:205:101:20005 为手机电池充电时，充电宝输出电能转化为手机电池的化学能和内能，等效电路如图所示。在充电开始后的时间内，充电宝的输出电压 U 与输出电流 I 都恒定，若手机电池的内阻为 r，则 t 时间内（）A输出电流UIrB充电宝自身的热功率为 I2rC充电宝输出的电能为 UItD手机电池储存的化学能为 UIt6 在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器 R并控制电动机停止转动时，电流表和

19、电压表的示数分别为 0.5A 和 1.0V。重新调节 R 并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为 2.0A和 24.0V。则这台电动机正常运转时的机械功率为（）A40WB44WC47WD48W7 如图所示的电路中，输入电压 U 恒为 12V，灯泡 L 上标有 “6V，12W”字样，电动机线圈的电阻 0.5。若灯泡恰能正常发光，则下列说法正确的是（）A灯泡正常发光时的电阻为 2B电动机的输入功率为 10WC电动机线圈电阻的发热功率为 2WD整个电路消耗的电功率为 14W8 近年来，机器人逐渐走入我们的生活。如图所示，某科技小组在研究机器人内部直流电动机的性能时，发现当电动机两端电

20、压为 U1、通过的电流为 I1时，电动机没有转动。当电动机两端电压为 U2、通过的电流为 I2时，电动机正常转动。则这台电动机正常工作时的输出功率为（）ABCD2121 12I UU II221221I UU II221 1U IU I22U I9. 如图所示的电路中，电炉电阻R=10，电动机线圈电阻r=1，电路两端电压U=100V，电流表的示数为30A，则：MAUR电动机（1）通过电动机的电流为多少？（2）电动机输出功率？（3）电动机分钟对外提供的动能？10. 四个定值电阻连成如图所示的电路。RA、RC的规格为“10 V 4 W”，RB、RD的规格为“10 V 2 W”。请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。 11. 如图所示，输电线路两端的电压 U 为 220 V，每条输电线的电阻 R 为 5 ，电热水器A 的电阻 RA为 30 。求电热水器 A 上的电压和它消耗的功率。如果再并联一个电阻R B 为 15 的电热水壶 B，则电热水器和电热水壶消耗的功率各是多少？