1、12020-2021学年新教材高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律 第1节 电路中的能量转化课件 新人教版必修3-2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化课件新人教版必修3第十二章电能能量守恒定律物理观念：物理观念：知道能量守恒定律的内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中能量转化和转移的方向性科学思维：科学思维：理解电功和电功率的概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热的区别，会区分纯电
2、阻电路和非纯电阻电路理解内、外电压，理解闭合电路的电路理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律理解电热和电热功率欧姆定律理解电热和电热功率科学探究：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法了解本实验的误差来源及减小方法科学态度与责任：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电动势
3、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本章重点知道能量守恒定律的内容、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、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
4、和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、电热和电热功率欧姆定律、电热和电热功率本章难点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分析路端电压与负载的关系，会进行电路的分析和计算1电路中的能量转化电路中的能量转化知识导图知识导
5、图预习导学|新知领悟1电功电功(1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路_、_、_三者的乘积三者的乘积(2)公式：公式：W_(3)单位：国际单位是单位：国际单位是_，符号是，符号是_(4)意义：描述电能转化为其他形式能的多少意义：描述电能转化为其他形式能的多少两端的电压两端的电压U电功和电功率电功和电功率电路中的电流电路中的电流I 通电时间通电时间tIUt焦耳焦耳J2电功率电功率(1)定义：单位时间内定义：单位时间内_所做的功所做的功(2)公式：公式：P_(3)单位：单位：_，符号是，符号是_(4)意义：描述意义：描述_转化为其他能的快慢或者
6、是电流做功的快转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢慢电流电流IU瓦特瓦特W电能电能家庭用电用家庭用电用“度度”做单位，度是电功的单位，还是电功率的单位做单位，度是电功的单位，还是电功率的单位？微思考微思考【答案】【答案】度是电功的单位度是电功的单位1度度1kWh3.6106J把六个相同的小灯泡连接成如图甲、乙所示的电路，调节变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甲甲和和P乙乙表表示，则下列结论中正确的是示，则下列结论中正确的是()AP甲甲P乙乙BP甲甲3P乙乙CP乙乙3P
7、甲甲DP乙乙3P甲甲【答案】【答案】B【解析】【解析】设每个灯泡正常工作时的电流为设每个灯泡正常工作时的电流为I，则甲图中电路的总电，则甲图中电路的总电流为流为3I，P甲甲12V3I，乙图中电路的总电流为，乙图中电路的总电流为I，P乙乙12VI，故有，故有P甲甲3P乙乙，B正确正确第十二章电能能量守恒定律物理物理必修必修第三册第三册配人教版配人教版预习导学|新知领悟多维课堂|素养初培核心素养微专题课堂小练|素养达成课后|提升练习1内容：内容：电流通过导体产生的热量跟电流通过导体产生的热量跟_成正比，跟成正比，跟_及及_成正比成正比2表达式：表达式：Q_电流的二次方电流的二次方焦耳定律焦耳定律导
8、体的电阻导体的电阻通电时间通电时间I2Rt3热功率热功率热功率热功率快慢快慢发热量发热量用电炉烧水时，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，这是什么原因接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？微思考微思考【答案】【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QI2Rt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知在相等的时
9、间内导线产生的热量比电炉丝产生的热量要少得多【答案】【答案】A多维课堂|素养初培1探究电功探究电功WUIt的推导过程的推导过程【答案】【答案】一段电路两端的电压为一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，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，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，形成电流形成电流I在时间在时间t内通过这段电路上任一横截面的电量为内通过这段电路上任一横截面的电量为qIt电场电场力所做的功力所做的功WqUIUt，电场力所做的功也就是通常所说的电流做的，电场力所做的功也就是通常所说的电流做的功，即电功功
10、，即电功串、并联电路中电功率的计算串、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1千瓦时等千瓦时等于多少焦于多少焦【答案】【答案】1千瓦时表示功率为千瓦时表示功率为1千瓦的用电器在千瓦的用电器在1小时内所消耗的电小时内所消耗的电能能1千瓦时千瓦时1000W3600s3.6106J精例精例1有额定电压都是有额定电压都是110V，额定功率，额定功率PA100W，PB40W的的两盏电灯，若接在电压是两盏电灯，若接在电压是220V的电路上，两盏电灯均能正常发光，且的电路上，两盏电灯均能正常发光，且消耗功率最小的电路是消耗功率最小
11、的电路是()AB CD【答案】【答案】C【解析】【解析】若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110V，对，对A电电路，因为路，因为RARB，所以，所以UAUB，即，即UB110V，B灯将被烧坏；对灯将被烧坏；对B电电路，路，UBU并并，B灯将被烧坏；对灯将被烧坏；对C电路，电路，RA可能等于可能等于B灯与变阻器并联灯与变阻器并联后的电阻，所以后的电阻，所以UA可能等于可能等于UB，等于，等于110V，两灯可能正常发光，且电，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为路消耗总功率为200W；对；对D电路，变阻器电阻可能等于两灯并联后总电路，变阻器电阻可能等于两灯
12、并联后总电阻，有电阻，有UAUBU并并110V，两灯正常发光，且电路中消耗总功率为，两灯正常发光，且电路中消耗总功率为280W综上可知，综上可知，C正确正确变式变式1(多选多选)如图所示，如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，是两个不同的小灯泡，a、b间有恒间有恒定电压，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()AL1亮度不变，亮度不变，L2变暗变暗BL1变暗，变暗，L2变亮变亮C电路消耗的总功率减小电路消耗的总功率减小D经过滑动变阻器的电流减小经过滑动变阻器的电流减小【答案】【答案】BCD1在什么电路中电能全部转化为内能？在什么
13、电路中电能全部转化为内能？【答案】【答案】在纯电阻电路中，导体发热，电能全部转化为内能在纯电阻电路中，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，通过的电流为I，试以此为模型探究焦耳定律的表达式试以此为模型探究焦耳定律的表达式【答案】【答案】由欧姆定律由欧姆定律UIR，在，在t时间内电流做的功为时间内电流做的功为WIUtI2Rt电路为纯电阻电路，电路为纯电阻电路，WQ，即，即QI2Rt，此式为焦耳定律的表达，此式为焦耳定律的表达式式3试推导电热功率的表达式试推导电热功
14、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？热有怎样的关系？【答案】【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，即在纯电阻电路中，电流做功全部转化电热，即WQ在非纯电阻电路中，电流做的功除一部分转化为电热之
15、外，大部分在非纯电阻电路中，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转化为其他形式的能即WQE其他其他，此时，此时WQ5讨论在非纯电阻电路中如何计算电功率和电热功率？讨论在非纯电阻电路中如何计算电功率和电热功率？【答案】【答案】P电电UI，P热热I2R，在非纯电阻电路中，由于有其他形式，在非纯电阻电路中，由于有其他形式的能出现，所以的能出现，所以P电电P热热P其他其他，此时，此时P电电P热热比较比较纯电阻电路纯电阻电路非纯电阻电路非纯电阻电路元件特点元件特点电路中只有电阻元件电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器为其他形式
16、能的用电器欧姆定律欧姆定律遵循欧姆定律遵循欧姆定律不遵循欧姆定律不遵循欧姆定律能量转化能量转化电流做功全部转化为电热电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外还要电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能转化为其他形式的能电器举例电器举例电阻、电炉、白炽灯等电阻、电炉、白炽灯等电动机、电解槽等电动机、电解槽等精例精例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使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为分别为0.5A和和 1.0 V1.0 V；重新调节；重新
17、调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为电压表的示数分别为2.0A和和15.0V求这台电动机正常运转时的输出功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率和电动机的线圈电阻【答案】【答案】222.0W变变式式2规格为规格为“220V36W”的排气扇，线圈电阻为的排气扇，线圈电阻为40，(1)接上接上220V的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功的电压后，求排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；率；(2)如果接上如果接上220V的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消的电压后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率耗
18、的功率和发热的功率【答案】【答案】(1)35W1W(2)1210W1210W电动机电路的分析与计算电动机电路的分析与计算核心素养微专题2018年年1月月16日，工信部修订后的电动自行车安全技术规范国日，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家标准报批稿16日起面向社会公示日起面向社会公示2018年年5月月16日，国家市场监督管日，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术规范8月月25日，电动自行车工业产品生产许可证管理转为实施强日，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
19、认证过渡期自制性产品认证过渡期自2018年年8月月1日起至日起至2019年年4月月14日止日止2019年年5月月1日起未申领临时标识的日起未申领临时标识的“非标非标”电动自行车不得上路行电动自行车不得上路行驶驶2021年年11月月1日起，只有悬挂号牌的合规电动自行车才可上路行日起，只有悬挂号牌的合规电动自行车才可上路行驶驶【专练】【专练】下表是某品牌电动自行车的主要技术参数下表是某品牌电动自行车的主要技术参数整车质量整车质量40kg蓄电池工作电压蓄电池工作电压36V最高车速最高车速25km/h一次充电电耗一次充电电耗0.6kWh电动机效率电动机效率75%充电时间充电时间8h最大骑行噪声最大骑行
20、噪声62dB一次充电连续行驶里程一次充电连续行驶里程50km质量质量m60kg的人骑该电动自行车在水平路面上以的人骑该电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的速行驶，受到的阻力是人与车总重的0.02倍取倍取g10m/s2(1)若以这一速度连续行驶若以这一速度连续行驶10min，电动机至少做多少功？，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？行驶过程中通过电动机的电流多大？【答案】【答案】(1)7.2104J(2)4.4A【解析】【解析】(1)电动自行车所受的阻力电动自行车所受的阻力f0.02(m人人m车车)g20N10min内自行车行驶的
21、路程内自行车行驶的路程xvt61060m3600m所以电动机所做的有用功所以电动机所做的有用功W有有fx203600J7.2104J课堂小练|素养达成1(多选多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是关于电功和焦耳热，下列说法正确的是()A在纯电阻电路中，计算电功可用公式在纯电阻电路中，计算电功可用公式WI2RtB在非纯电阻电路中，计算电功可用公式在非纯电阻电路中，计算电功可用公式WI2RtC在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用QI2RtD在纯电阻电路中，计算焦耳热可用在纯电阻电路中，计算焦耳热可用QUIt【答案】【答案】ACD【解析】【解析】电功的计算式电功的计算式
22、WUIt适用于任何形式的电路，焦耳热计适用于任何形式的电路，焦耳热计算式算式QI2Rt也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W才等才等于焦耳热于焦耳热Q，故，故A、C、D正确，正确，B错误错误【答案】【答案】C【解析】【解析】电动机的电功率电动机的电功率PUI，热功率，热功率P热热I2R，所以机械功率，所以机械功率P机机PP热热UII2R，故，故C正确正确3如图所示，电路两端的电压如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻保持不变，电阻R1、R2、R3消耗消耗的电功率一样大，则的电功率一样大，则R1R2R3是是()A111B411C144D122【答案】【答案】C4(多选多选)不考虑温度对电阻的影响，对一个不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V40W”的灯的灯泡，下列说法正确的是泡，下列说法正确的是()A接在接在110V的电路中的功率为的电路中的功率为20WB接在接在110V的电路中的功率为的电路中的功率为10WC接在接在440V的电路中的功率为的电路中的功率为160WD接在接在220V的电路中的功率为的电路中的功率为40W【答案】【答案】BD
