2021学年高中物理第12章电能能量守恒定律1电路中的能量转化学案人教版必修三.doc

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新教材2023高中物理第十二章电能能量守恒定律12.1电路中的能量转化课件新人教版必修第三册

2.如何计算电流的发热功率?电流的发热功率一定与电流做功的功率相等吗?
3.若把电热水器换成电风扇接入电路,则电流做的功与电流通过电风扇产生的热量是什么关系?电流做功的功率与电流通过电风扇的发热功率是什么关系? 答案:电风扇转动是靠电动机带动的,电风扇工作时电动机从电源获得能量,一部分转化为电风扇的机械能,另一部分转化为内能.从能量转化与守恒的角度看,三者满足W电=Q+W机械,其中W 电=UIt,Q=I2Rt,W电>Q.对应的功率关系为P电=P热+P机械,其中P电 =UI,P热=I2R,P电>P热.
【典例2】一电动车动力电源上的铭牌标有“36 V 10 A·h” 字样.假设工作时电源的输出电压恒为36 V,额定输出功率为 180 W,由于电动机发热造成的损耗为P热,其他损耗不计,电动车的效率为80%,则下列说法正确的是( ) A.额定工作电流为10 A B.电池充满电后总电荷量为3.6×103 C C.电动车电动机线圈的电阻为7.2 Ω D.电动车保持额定功率行驶的最长时间是2 h
答案:(1)0.6 A (2)2.04 W (3)85%
3.(多选)有两个灯泡L1、L2,它们的电阻不变,额定电压皆为6 V, 额定功率分别为6 W、3 W,将它们接在电路中,下列说法正确的是( ) A.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 W B.若将它们串联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W C.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为9 W D.若将它们并联接在电路中,两灯泡的总功率最大为4.5 W 答案:BC
电阻通电时间 I2Rt
电流的二次方 I2R
知识点三电路中的能量转化 1.电吹风工作时,电能转化为什么能?电熨斗工作时,电能转化为什么能? 答案:电吹风工作时,电能转化为机械能和内能.电熨斗工作时, 电能全部转化为内能.

2020_2021学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化课件新人教版必修320

台灯
额定电压（V）
220
220
220
220
220
额定功率（W） 100～150 300～800 100～150
800～ 1 200
40～60
例1.A、B、C三个灯泡按如图所示的方式连接时,各自消耗的实际功率相
同，则RA:RB:RC为( D )
A.1:1:1 C.2:1:1
B.1:2:2 D.1:4:4
电功等于电热： UIt I 2Rt
电功率等于热功率：UI I 2 R
欧姆定律： I U R
可见：欧姆定律适用于纯电阻电路
2.非纯电阻电路：电能转化为内能和其他形式的能量；如电路中含有电动机、电解槽等。
规律：
电功大于电热：
W Q UIt I 2Rt
电功率大于热功率： UI I 2 R
欧姆定律：
P热=
Q t
电路中的能量转化
纯电阻电路：电能转化为内能
I E 非纯电阻电路： UIt 2Rt 其他
1.（多选）关于电功，下列说法中正确的有 ( AC ) 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的量度 C.电场力做功是电能转化成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
I U R
UIt I 2Rt E
可见：欧姆定律不适用于非纯电阻电路
【规律归纳】
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件特点
电路中除了电阻元件还有把电能转化电路中只有电阻元件
为内能和其他形式的能的元件
能量转化形式
电能只有一部分转化为内能，另一部分
电能全部转化为内能转化为机械能、化学能等其他形式的能
UIt=I2Rt→U=IR
电流在一段电路中所做的功W等于这段电路中的电流I、这段电路两端的电压U、通电时间t三者的乘积。 4.单位：焦(J)、千瓦时(kW·h)。

2024版新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化课件新人教版必修第三册

导学·掌握必备知识
共研·突破关键能力
精练·落实学科素养
导学·掌握必备知识
一、电功和电功率
1．电流做功与能量转化：电能转化为其他形式的能，是通过
电流
________做功来实现的．
2．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________在做
静电力
功．
3．电功
(1) 定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的
U2
则由P＝可得RB＝RC，IA＝2IB＝2IC，则由P＝I2R可得RA∶RB∶RC＝1∶4∶4，
R
故选D.
[训练4] 小强坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动
机启动时，汽车的车灯会变暗．汽车的蓄电池、定值电阻、电流表、
车灯、电动机连接的简化电路如图甲所示．汽车蓄电池的电压为12.5
V且保持不变，车灯接通电动机未启动时，电流表示数为10 A；车灯
P
(4)电动机的效率：η＝机 ×100%.
P
总
【典例】
例3 三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W．现将
它们按如图所示方式连接，整个电路允许消耗的最大功率为(
)
A．30 W B．20 W
C．15 W D．10 W
答案：C
解析：由电路图可知，L1、L2串联后与L3并联，其中L3两端电压最大，它消耗
1．电路中的能量转化
核
心
素
养
定
位
物理观念
了解电流做功的实质，知道电功率的概念．
科学思维
学会分析电路中能量转化的问题，知道焦耳定
律和电功之间的关系．
科学探究

人教版高中物理新教材必修第三册第12章-能量守恒定律-教案

6×103J
阻 R 成反比.
了一种测量电阻的方法,不能错误地认为“电
阻跟电压成正比,跟电流成反比”.
2.对伏安特性曲线的理解
D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热
功率的10倍
(
b 表示线性元件,图
1)图甲中的图线a、
【解析】C 由于电饭煲是纯电阻元件,
乙中的图线c、
d 表示非线性元件.
U
R1= =44Ω,
(
3)电动机的效率
P机
电动机的效率η=
×100%.
P电
12.
2 闭合电路的欧姆定律

一电动势
(
1)定义:非静电力所做的功与所移动的
电荷量之比叫电动势,用符号 E 表示(注意与
电场强度区分).电动势在数值上等于非静电
2.闭合电路欧姆定律
(
1)内容:在外电路为纯电阻的闭合电路
中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟
内、外电路的电阻之和成反比.
(
2)公式:
E
(只适用于纯电阻电路).
①I=
R+r
①当电路断路即I=0 时,纵坐标的截距
为电源电动势.
②当外电路短路即U =0 时,横坐标的截
距为短路电流.
(
2)公式:
Q=I2Rt.
2.电功率P=IU 和热功率P=I2R 的
应用
(
1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电
路,电流的电功率均为 P电 =UI,热功率均为
P热 =I2R.
(
2)对于纯电阻电路而言:
P电 =P热 =IU
U2
=I2R= .
R
(
3)对于非纯电阻电路而言:

高中物理第十二章电能能量守恒定律第一节电路中的能量转化教案3

第1节电路中的能量转化教学设计问题与目标1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．2．理解焦耳定律的概念，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．3．理解电功率和热功率．4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．重点与难点1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．(重点）2．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．(难点)3．理解电功率和热功率．（重点）4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．（难点)教学准备教师要求教学课件,用电器(带有铭牌)学生要求复习初中有关电功和电功率的知识，预习本节课程。

教学过程一、导入新课初中我们学习了家庭电路有关的知识，了解了各种用电器在使用的过程中,是把电能转化为其他形式的能量。

这个过程是通过电流做功来实现的。

那么电流做功的实质又是什么呢? 二、新课教学 1.电功和电功率我们知道电流是电荷定向移动产生的，那电流在做功的时候，就是静电力在做功;导体中的恒定电场对自由电荷的静电力使自由电荷做定向移动，电势能减少，其他形式的能量增加.电路中电荷沿着一个方向定向移动，他们经过这段电路的时间记为t 。

根据已学的知识，在这段时间内通过这段电路任意界面的电荷量为It q =如果这段电路两端电势差为U ，静电力做的功就是UIt Uq W ==单位:国际单位制单位焦耳,符号J 。

电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率,用P 表示，由tW P =，进而得到UI P =单位:瓦特，符号W 。

公式表示，电流在一段电路中做功的功率P 等于这段电路两端的电压U 与电流I 的乘积. 2.焦耳定律根据能量转化过程中的守恒，电能转化为其它能量的时候,分为两种电路：纯电阻电路和非纯电阻电路。

纯电阻电路:电路中只有电阻元件（电阻、电烙铁、白炽灯）非纯电阻电路:电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器（电动机、吹风机）当计算非纯电阻电路时:Q UIt W >= 当计算纯电阻电路时:Rt I W Q 2==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。

人教版（）高中物理必修3第12章第1节电路中的能量转化教案

1电路中的能量转化教学设计电热水壶通电时，电能转化为内能。

出示图片:电动机电动机通电时，电能转化为机械能出示图片:蓄电池蓄电池充电时，电能转化为化学能。

那么，你知道电能转化为其他形式的能，是通过什么做功来实现的吗？节知识做铺垫讲授新课一、电功和电功率1.电功（1）电场力(或电流)所做的功叫做电功。

电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。

（2）电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。

自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。

（3）试推导电功的表达式问题：如图表示一段电路，这段电路两端的电势差是U，电路中的电流为I，电荷从左向右定向移动，你能表示出t这段时间内静电力做的功吗？解：这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量为q ＝It静电力做的功就是W＝Uq ＝UIt①电功的定义式：W=IUt上式表示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、通电时间t 三者的乘积。

注意：公式适用于一切电路；U、I对应同一段电路。

阅读教材，说出电功，电流做功实质在教师的引导下推导电功的表达式培养学生的自主阅读能力和自学能力锻炼学生的逻辑思维能力②单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).1kW·h＝3.6×106J③电功是电能转化为其他形式能的量度。

2.电功率（1）电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用P 表示。

（2）电功率公式：P ＝UI电流在一段电路中做功的功率P 等于这段电路两端的电压U 与电流I 的乘积。

（3）单位：瓦特（W）、千瓦（kw）二、焦耳定律我们知道能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，下面我们应用能量守恒定律分析电路中的能量转化问题。

思考：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电路中的能量发生了怎样转化？电路中的电能全部转化为导体的内能，所以电流在这段电路中做的功W ＝UIt，等于这段电路产生的热量Q。

高中物理第12章电能能量守恒定律1电路中的能量转化新人教版必修第三册

A．经R1和R3的电流之比I1∶I3＝2∶1 B．R1两端的电压和R3两端的电压之比U1∶U3＝1∶1 C．三个电阻消耗的电功率之比P1∶P2∶P3＝2∶1∶1 D．三个电阻消耗的电功率之比P1∶P2∶P3＝3∶2∶4
解析：电路为 R2 和 R3 并联后再与 R1 串联，则 I1＝I2＋I3，又有II23＝ RR32＝11，则有II13＝21，A 正确；R2 和 R3 并联，总电阻为 R 并＝RR2＋2RR3 3＝2 Ω，则有UU13＝RR并1 ＝22＝11，B 正确；功率之比为 P1∶P2∶P3＝UR121∶UR222∶UR323＝2∶ 1∶1，C 正确，D 错误。
第十二章电能能量守恒定律
1．电路中的能量转化
目标体系构建课前预习反馈课内互动探究核心素养提升课堂达标检测
目标体系构建
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.理解电功、电功率、电热、热功率的概念。2.知道纯电阻电物理观念
P2＋…＋Pn
2．并联电路
各支路电压相同，根据P＝UR2，各支路电阻功率关系上的电功率与电阻成反比
总功率P总＝UI＝UI1＋I2＋…＋In＝P1＋ P2＋…＋Pn
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。
解析：S 断开时，R1 与 R2 串联，两端电压之比为 U1∶U2＝R1∶R2 ＝1∶5，故 A 正确；S 闭合时，R2、R3 并联之后再与 R1 串联，R2、R3 电阻相等，两支路中电流相等，则干路电流为支路电流的 2 倍，有 I1∶ I2＝2∶1，故 B 正确；S 闭合时，R2、R3 并联，两端电压相等，R2、R3 电阻相等，由 P＝UR2，可得电阻 R2 与 R3 的功率之比为 1∶1，故 C 正确； S 断开时，电阻 R1 与 R2 串联，电流相等，由 P＝I2R 可得，电阻 R1 与 R2 的功率之比为 P1∶P2＝R1∶R2＝1∶5，故 D 错误。

2020-2021学年高中物理人教版必修第三册教案第12章

电路中的能量转化【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。

电流的定义式如图所示，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在这一过程中，电场力做的功电场力做功的功率为电功：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。

高中物理第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化课后习题含解析3

电路中的能量转化课后篇巩固提升基础巩固1.（多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要时间t,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么（）A。

当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要时间2tB。

当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要时间4tC.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间4tD。

当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要时间16tQ=U2U t,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2Ut。

当电压变为原来的12时,所需热量没变,因此时间要变为原来的4倍,即4t，选项B正确。

当电压变为原来的14时,时间要变为原来的16倍,即16t,选项D正确。

2.额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间。

比较它们产生的热量,结果是（）A.电风扇最多B.电烙铁最多C.日光灯最多D。

一样多,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能，故选项B正确.3。

（2020安徽合肥高二上学期期末）有一个电风扇，额定电压为U,额定功率为P,电动机线圈的电阻为R,把它接入电压为U 的电路中,下列计算时间t内产生热量的方法中正确的是（)A。

Q=U2U t B。

Q=(UU)2RtC。

Q=Pt D.Q=2(UU)2Rt,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt;由于是非纯电阻电路,故I<UU，故Q≠U2U t,故A错误；由于I=UU，Q=I2Rt,故Q=(UU)2Rt，B正确、D错误；电风扇的功率为P,而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能，所以产生的热量Q〈Pt，C错误。

4。

把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t串∶t并为(）A。

1∶1 B。

2∶1 C.4∶1 D。

1∶4R0，则R串=2R0,R并=U02。

由Q=W=U2Ut得t串∶t并=4∶1。

5。

(2020辽宁抚顺六校协作体高二上学期期末)如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V12 W”字样,电动机线圈的电阻R M=0.50 Ω。

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

纯电阻电路和非纯电阻电路
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．
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．
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．
探究总结 1．串联电路中功率关系 (1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比． (2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn．
【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 C．P乙＝3P甲
B．P甲＝3P乙 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．
A
B
C
D
【答案】C
【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．

高中物理第12章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化教案必修第三册高二第三册物理教案

第1节电路中的能量转化[观图助学]电吹风工作时，将电能转化为什么能？电风扇工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 1.电功(1)定义：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。

(2)公式：W ＝IUt(3)单位：焦耳，符号为J 。

常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106J 。

2.电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功。

(2)公式：P ＝Wt＝UI 。

(3)单位：瓦特，符号为W 。

(4)意义：表示电流做功的快慢。

[思考判断](1)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。

(√)(2)电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功。

(√)(3)电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越大。

(×)(4)电功率越大，电流做功一定越快。

(√)知识点二焦耳定律[观图助学]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？1.焦耳定律(1)内容：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。

(2)表达式：Q＝I2Rt。

2.热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率。

(2)表达式：P＝I2R。

(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量。

[思考判断](1)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。

(√)(2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的。

(×)(3)Q＝I2Rt适用于任何电路求热量。

(√)知识点三电路中的能量转化[观图助学]标有“220 V40 W”的白炽灯泡和“220 V40 W”的电动机，把它们并联后接到220 V的照明电路中，二者都能正常工作，它们在相同的时间内产生的电热相同吗？1.两种电路(1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。

新人教版(新教材)学案：高中第十二章电能能量守恒定律第一节电路中的能量转化学案必修3(物理)

学习目标1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．2．理解焦耳定律的概念，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．3．理解电功率和热功率．4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．重点难点1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．(重点)2．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．(难点)3．理解电功率和热功率．(重点)4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．(难点)自主探究一.电功和电功率1.二.焦耳定律1.焦耳定律的内容和表达式。

（1（22.三.电路中的能量转化1.电动机接上电源后，会带动风扇转动，从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得的能量，一部分2.设电动机消耗的功率为电P ，电动机对外做功，输出的功率为机P ，另外，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为损P ，他们之间满足3.设电动机两端的电压为U ，通过电动机线圈的电流为I ，可知4.电动机刚停止工作时，我们发现外壳是热的，说明工作时有电能转化为内能。

设电动机线圈的电阻为R ，可知5.电动机线圈有电阻，所以有一部分电能转化为内能，而这一部分属于能量损失，忽略摩擦以及空气阻力，则有6.正在充电的电池，电能除了转化为答案：①电 ②内 ③静电力 ④UIt ⑤UI ⑥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 ⑦Rt I Q 2= ⑧R I P 2=热 ⑨内能 ⑩机械能 ⑪损机电P P P += ⑫UI P =电 ⑬R I P 2=热 ⑭损热P P = ⑮化学能 ⑯内能探究思考【典例一】有一个电风扇,额定电压为U ,额定功率为P ,电动机线圈的电阻为R ,把它接入电压为U 的电路中,下列计算时间t 内产生热量的方法中正确的是( ) A.2()PQ Rt U=B.Q Pt =C.2U t Q R=D.以上三种方法均正确解析：答案：A解析：根据电功率公式P UI =,可得电路中的电流PI U=;由焦耳定律2Q I Rt =,得时间t 内产生的热量2()PQ Rt U=,故A 正确.【典例二】下列关于电功W 和电热Q 的说法正确的是( ) A.在任何电路中都有 W UIt =、2Q I Rt =,且W Q =B.在任何电路中都有 W UIt =、2Q I Rt =,但W 不一定等于QC. W UIt =、2Q I Rt =均只有在纯电阻电路中才成立D. W UIt =在任何电路中都成立, 2Q I Rt =只在纯电阻电路中才成立解析：非纯电阻中,W=UIt 用来求电功;Q=I 2Rt 用来求电热,但W>Q;只有在纯电阻电路,根据能量守恒电功和电热电相等,电功可用公式W=UIt 计算,也可用公式W=I 2Rt 计算,故A 错误;B 正确;W=UIt 可用于任何电路求总电功;而Q=I 2Rt 可以适用任何电路求热功,故C D 错误;故选B.知识梳理 1.电功公式： W UIt =单位：焦耳，简称焦，符号J 2.电功率公式：P UI = 适用于任何电路单位：瓦特，简称瓦，符号W 3.电热焦耳定律：Rt I Q 2= 热功率：R I P 2=随堂训练1.两只电阻的伏安特性曲线如图所示,则下列说法中正确的是( )A.两电阻的阻值为1R 大于2RB.两电阻串联在电路中时, 1R 两端电压大于2R 两端电压C.两电阻串联在电路中时, 1R 消耗的功率小于2R 消耗的功率D.两电阻并联在电路中时, 1R 的电流小于2R 的电流2.两根由同种材料制成的均匀电阻丝A 、B 串联在电路中,A 的长度为L,直径为d; B 的长度为2L,直径为2d,那么通电后,A 、B 在相同的时间内产生的热量之比为( ) A.Q A :Q B =1:1 B.Q A :Q B =2:1 C.Q A :Q B =1:2 D.Q A :Q B =4:13.有一台标有“220V 50W”的电风扇,其线圈电阻为0.4Ω,在它正常工作时,下列求其每分钟产生的电热的四种解法中,正确的是( ) A. 5,300022P I A Q UIt J U ==== B. 3000Q Pt J == C. 25, 1.2422P I A Q I Rt J U ==== D. 226220607.26100.4U Q t J J R ==⨯=⨯ 4.有四盏灯,接入如图电路中, 1L 、2L 都标有“220,100V W ”字样, 3L 、4L 都标有“220,40V W ”字样,把电路接通后,下列说法正确的是:( )A. 1L 和4L 一样亮B. 2L 和3L 一样亮C. 3L 比4L 亮D. 1L 比2L答案 1.答案：C解析：A.由下图可知,当电流相同时, 2R 两端的电压大于1R 两端的电压,即21U U >, 由欧姆定律U I R =得: UR I=所以当电流相同时,电压越大,导体的电阻就越大,即21R R >.故A 错误; B.两电阻串联在电路中时,电流相等,根据A 的分析可知:即21U U >,故B 错误;C.两电阻串联在电路中时,电流相等,根据2P I R =可知: 1R 消耗的功率小于2R 消耗的功率,故C 正确;D.两电阻并联在电路中时,电压相等,根据UI R=得: 1R 的电流大于2R 的电流,故D 错误. 故选C. 2.答案：B解析：两电阻丝直径之比为1:2,则横截面积之比为1:4,根据电阻定律LR Sρ=可知,电阻之比为2:1,根据2Q I Rt =,由于电流相等,通电时间相等,则产生的热量之比等于它们的电阻之比,即B 正确。

2021_2022学年新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化学案新人教版必修第三册

电路中的能量转化新课程标准学业质量目标1.理解电功、电功率及焦耳定律。

2.能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。

合格性考试1.对电功、电功率的概念有初步的了解;能够用焦耳定律解释一些自然现象,并将其应用在生活中。

2.会区分纯电阻电路和非纯电阻电路,并在生活中找到相应的例子。

3.了解科学技术与社会环境的关系,具有节约能源的意识,培养自觉保护环境的行为习惯。

选择性考试1.深入理解电功和电功率的概念;知道焦耳定律的物理意义;了解纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化;从能量转化和能量守恒的角度理解电功和电热的区别。

2.能从能量转化角度推导焦耳定律;关注焦耳定律在生产、生活中的应用。

必备知识·自主学习一、电功和电功率现代生活中随处都可以见到各种用电器,如电灯、电风扇等。

那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗?提示:通过电流做功来实现,即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。

1.电功:(1)实质:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

(2)公式:W=UIt。

(3)国际单位:焦,符号为J。

(4)意义:电功是电能转化为其他形式的能的量度,即电功是多少就有多少电能转化为其他形式的能。

2.电功率:(1)含义:单位时间内电流所做的功。

(2)公式:P==UI。

(3)单位:瓦,符号:W。

(4)物理意义:表示电流做功的快慢。

(5)决定用电器电功率大小的因素有③④。

①电功;②通电时间;③电压;④电流;⑤电阻。

二、焦耳定律和热功率不同型号的白炽灯泡串联在电路中,它们的发光亮度会有明显差异,影响这个差异的主要参数是什么?该参数是如何影响灯泡亮度的?提示:电阻。

串联电路中电流相同,所以电阻越大灯泡越亮。

1.焦耳定律:(1)内容: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。

(2)表达式:Q=I2Rt。

2.热功率:(1)定义:单位时间内的发热量称为热功率。

(2)表达式:P=I2R。

新人教版(新教材)学案：高中第十二章电能能量守恒定律1电路中的能量转化学案必修3(物理)

课前自主预习一、电功和电功率 1．电功 (1)实质导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，把电能转化为其他形式的能． (2)表达式W ＝UIt .电功的常用单位还有千瓦时，说明其物理含义，并计算1千瓦时等于多少焦．提示：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 kW·h＝1 000 W×3 600 s＝3.6×106 J. 2．电功率(1)物理意义：表示电流做功快慢的物理量．(2)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比． (3)公式及单位：P ＝W t＝UI ，其单位为瓦特，符号为W.电流做功的“快慢”与电流做功的“多少”是否相同，各用什么物理量表示呢？提示：不相同，电流做功的快慢用电功率表示，电流做功的多少用电功表示．二、焦耳定律1．焦耳定律：电流通过导体时产生的热量(内能)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比，这一规律叫做焦耳定律．公式表示为Q＝I2Rt.2．热功率：单位时间内的发热量通常称为热功率，计算公式为P＝I2R.3．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为内能．4．非纯电阻电路：像含有电动机或电解槽等非纯电阻用电器的电路被称为非纯电阻电路，在非纯电阻电路中，电流做的功除了将电能转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能量．生活中电热的利用主要有哪些实例？提示：电热水器、电饭锅、电烤箱、电焊等．课堂达标演练考点一纯电阻电路与非纯电阻电路1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较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能的用电器欧姆定律遵从欧姆定律I＝UR不遵从欧姆定律：U>IR或I<UR能量转化电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝、白炽灯等电动机、电解槽等2.电功电热公式 W ＝UItQ ＝I 2Rt适用范围一切电路一切电路大小关系纯电阻电路W ＝Q 非纯电阻电路W >Q3.(1)区别：电功率是指输入某段电路的全部电功率，或这段电路上消耗的全部电功率，决定于这段电路两端电压U 和通过的电流I 的乘积．热功率是指在这段电路上因发热而损耗的功率，其大小决定于通过这段导体中电流强度的平方和导体电阻的乘积．(2)联系：对于纯电阻电路，电功率等于热功率，计算时可用P ＝IU ＝I 2R ＝U 2R中任一形式进行计算．对非纯电阻电路，电路消耗的电功率等于热功率与机械功率等其他形式的功率之和，即电功率大于热功率．不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用W ＝UIt ，功率都用P ＝UI ，热量都用Q ＝I 2Rt ，热功率都用P ＝I 2R ，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．【例1】规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接上220 V 的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．【审题指导】审题时应把握以下三点： (1)发热功率为P 热＝I 2R .(2)机械能的功率为：P 机＝P 电－P 热． (3)电动机不转动时，可理解为纯电阻．【解析】 (1)排气扇在220 V 的电压下正常工作时的电流为：I ＝P U ＝36220 A≈0.16 A，发热功率为P 热＝I 2R ＝(0.16)2×40 W≈1 W.转化为机械能的功率为：P 机＝P －P 热＝36 W －1 W ＝35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I ′＝U R ＝22040A ＝5.5 A ，电动机消耗的功率即电功率等于热功率：P 电′＝P 热′＝UI ′＝220×5.5 W＝1 210 W.【答案】 (1)35 W 1 W (2)1 210 W 1 210 W 总结提能排气扇中有电动机，解答有关电动机问题时注意： (1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P ＝UI ＝I 2R ＝U 2R均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P 电＝UI >P 热＝I 2R ，U ≠IR ，而有U >IR .(3)输入功率是指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI ＝I 2R ＋P 机．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线圈的电阻．答案：22.0 W 2.0 Ω解析：当电流表和电压表的示数为0.5 A 和1.0 V 时，电动机停止工作，电路中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r＝U 1I 1＝1.00.5Ω＝2 Ω. 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A 和15.0 V ，则电动机的总功率P 总＝U 2I 2＝15.0×2.0 W＝30.0 W ，线圈电阻的热功率P 热＝I 22r ＝2.02×2 W＝8.0 W ，所以P 输出＝P 总－P 热＝30.0W －8.0 W ＝22.0 W.考点二串、并联电路中电功率的分析与计算1．额定功率和实际功率(1)用电器正常工作时所消耗的功率叫做额定功率．当用电器两端电压达到额定电压U 额时，电流达到额定电流I 额，电功率也达到额定功率P 额，且P 额＝U 额I 额．(2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率．为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率．2．串、并联电路中的功率分配 (1)串联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2R ，各电阻上的电功率与电阻成正比总功率P 总＝UI ＝U 1＋U 2＋…＋UnI＝P 1＋P 2＋…＋Pn(2)并联电路功率关系⎩⎪⎨⎪⎧各支路电压相同，根据P ＝U 2R ，各支路电阻上的电功率与电阻成反比总功率P 总＝UI ＝U I 1＋I 2＋…＋I n＝P 1＋P 2＋…＋Pn(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.【例2】额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝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图中的哪一个( )【审题指导】哪些电路能使A 、B 灯正常发光⇒哪个电路变阻器消耗能量少⇒哪个电路消耗能量最少【解析】由P ＝U 2R和已知条件可知，R A <R B .对于A 电路，由于R A <R B ，所以U B >110 V ，B 灯被烧毁，两灯不能正常发光．对于B 电路，由于R A <R B ，A 灯又并联变阻器，并联电阻更小于R B ，所以U B >U并，B灯烧毁．对于C 电路，由于B 灯与变阻器的并联电阻可能等于R A ，所以可能U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．对于D 电路，若变阻器的有效电阻等于A 、B 并联电阻，则U A ＝U B ＝110 V ，两灯可以正常发光．比较C 、D 两个电路，由于C 电路中变阻器功率为(I A －I B )×110 V，而D 电路中变阻器功率为(I A ＋I B )×110 V，所以C 电路消耗的电功率最小．【答案】 C总结提能在研究电路总功率问题时也可以考虑整体法，使问题变的简单，适当选取研究对象，不仅在力学会用，其他地方也可以用．如图所示的电路中，两端电压U 保持不变．若电阻R 1、R 2、R 3上消耗的功率相等，则它们的阻值之比R 1R 2R 3为( C )A ．11 1B ．411C ．14 4D ．122解析：R 2、R 3并联，电压U 相等，由P ＝U 2R可知，P 相等时R 2＝R 3，由U ＝IR 可知I 2＝I 3＝I ，故通过R 1的电流为2I .R 1消耗的功率P ＝(2I )2R 1＝4I 2R 1①R 2消耗的功率P ＝I 2R 2②比较①②得R 2＝4R 1，故R 1R 2R 3＝144，C 正确．课堂达标演练1．(多选)关于电功和焦耳热，下列说法正确的是( ACD ) A ．在纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt B ．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W ＝I 2Rt C ．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q ＝I 2Rt D ．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q ＝UIt解析：电功的计算式W ＝UIt 适用于任何形式的电路，焦耳热计算式Q ＝I 2Rt 也是普遍适用的，但是只有在纯电阻电路中，电功W 才等于焦耳热Q .2．有一台标有“220 V 50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是( C )A ．I ＝P U ＝522 A ，Q ＝UIt ＝3 000 JB ．Q ＝Pt ＝3 000 JC ．I ＝P U ＝522 A ，Q ＝I 2Rt ≈1.24 JD ．Q ＝U 2R t ＝22020.4×60 J＝7.26×106 J解析：电流I ＝P U ＝50220 A ＝522A ，电风扇正常工作时产生的电热是由于内阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为Q ＝I 2Rt ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫5222×0.4×60 J≈1.24 J，故选C. 3.如图所示，已知U AB ＝6 V ，当滑动变阻器触头P 位于正中位置时，额定电压为3 V 的灯泡L 正常发光，当触头滑至最左端时，电灯实际功率为2 W ，求此灯泡的额定功率和变阻器的总电阻．答案：4.5 W 4 Ω解析：设滑动变阻器总电阻为R m ，灯泡电阻为R L ，则根据P 位于正中位置时灯泡正常发光，电压为3 V ，滑动变阻器的电压为3 V ，得R L ＝R m2.P 位于最左端时，变阻器有效电阻 R ′＝R m ＝2R L ，则：U L ＝2 V.故：R L ＝U 2L P L＝222Ω＝2 Ω.灯泡额定功率：P 额＝U 2额R L＝322W ＝4.5 W.变阻器总电阻：R m ＝2R L ＝4 Ω.4．如图所示是额定电压为220 V 的理发用电吹风的典型电路，其中电热丝通电后可以发热，电动机通电后可以送风，且电动机的额定功率为120 W.(1)要送冷风，选择开关应放在B 位置；要送热风，选择开关应放在A 位置．(均填“A ”“B ”或“C ”) (2)若电吹风在额定电压下工作，送冷风时，通电1 min 电流所做的功是多少？(3)若电吹风在额定电压下工作，送热风时电路消耗的总功率为560 W ，则电热丝R 的阻值应为多大？答案：(2)7 200 J (3)110 Ω解析：(1)送冷风时只有电动机工作，送热风时电动机和电热丝都工作，分析可知填B 、A . (2)电流做的功W ＝P 1t ＝120 W×60 s＝7 200 J.(3)电热丝发热功率为P 2＝560 W －120 W ＝440 W.由P 2＝U 2R得电热丝的电阻 R ＝U 2P 2＝220 V 2440 W＝110 Ω.。

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1.电路中的能量转化学习目标：1.[物理观念]理解电功与电功率的概念：知道焦耳定律的物理意义；了解纯电阻电路和非纯电阻电路中能量的转化；从能量转化和能量守恒的角度理解电功与电热的区别。

2.[科学思维]知道电流做功的过程就是电能与其他形式能量转化的过程。

3.[科学探究]能从能量的转化角度推导焦耳定律，关注焦耳定律在生活、生产中的应用。

4.[科学态度与责任]了解科学技术与社会环境的关系，具有节约能源的意识，培养自觉保护环境的行为习惯。

阅读本节教材，回答第79页“问题”并梳理必要知识点。

教材P 79问题提示：都是电能转化为其他形式的能。

一、电功和电功率
1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。

2．电功
(1)定义：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 、通电时间t 三者的乘积。

(2)公式：W ＝UIt 。

(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J 。

3．电功率
(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。

(2)公式：P ＝W t
＝UI 。

(3)单位：国际单位是瓦特，符号是W 。

二、焦耳定律
1．内容：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。

2．表达式：Q ＝I 2Rt 。

3．热功率
三、电路中的能量转化
1．电动机工作时的能量转化 (1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。

(2)功率关系：电动机消耗的功率P 电等于电动机的输出功率P 机与电动机损失的功率P 损之和，即：P 电＝P 机＋P 损，P 电＝UI ，P 损＝I 2R 。

2．电池充电时的能量转化
电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)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。

(2)电功率越大，表示电流做功越多。

(×)
(3)焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路。

(√) (4)三个公式P ＝UI 、P ＝I 2R 、P ＝U 2R
没有任何区别，它们表达相同的意义，所示P 即是电功率。

(×)
2．当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C ，消耗的电能为0.9 J 。

为在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是
( )
A ．3 V,1.8 J
B ．3 V,3.6 J
C ．6 V,1.8 J
D ．6 V,3.6 J
D [根据公式W ＝Uq 可知，当通过该电阻的电荷量为0.3 C ，消耗的电能为0.9 J 时，电阻的两端电压为3 V ，此时的电流为I ；若在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻，表明后者的电流是前者的二倍，则说明后者的电压也是前者的二倍，即在其两端需加的电压为3 V×2＝6 V ，消耗的电能为W ＝6 V×0.6 C＝3.6 J ，选项D 正确。

]
3．通过电阻R 的电流为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ；若电阻为2R ，电流为I 2
时，则在时间t 内产生的热量为( )
A ．4Q
B ．2Q
C ．Q 2
D ．Q 4
C [由电热公式Q ＝I 2Rt 可得Q ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 22
·2Rt ＝12I 2Rt ＝Q 2，故选项C 正确。

]
串、并联电路中电功率的计算
千瓦时是电功的单位还是电功率的单位？电能表是测量电路中消耗的电功率还是电功？
提示：千瓦时是电功的单位；电能表是测量电路中消耗的电能。

(1)各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2
R ，各电阻上的电功率与电阻成正比。

(2)总功率P 总＝UI ＝(U 1＋U 2＋…＋U n )I ＝P 1＋P 2＋…＋P n 。

2．并联电路功率关系 (1)各支路电压相同，根据P ＝U 2
R
，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。

(2)总功率P 总＝UI ＝U (I 1＋I 2＋…＋I n )＝P 1＋P 2＋…＋P n 。

3.结论
无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。

【例1】有额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V 的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )
A B
C D
思路点拨：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。

(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。

C [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R A ＜R B ，所以U A ＜U B ，即U B ＞110 V ，B 灯将被烧坏；对B 电路，U B ＞U 并，B 灯将被烧坏；对C 电路，R A 可能等于B 灯与变阻器并联后的电阻，所以U A 可能等于U B ，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，可能有U A ＝U B ＝U 并＝110 V ，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W 。

综上可知，C 正确。

]
功率求解的技巧。