人教版高中物理必修三电路中的能量转化

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人教版高中物理必修第三册《电路中的能量转化》教案及教学反思

人教版高中物理必修第三册《电路中的能量转化》教案及教学反思一、教学目标本节课主要介绍电路中的能量转化问题，通过学习本节课，学生应能：1.掌握电流功率、电压功率的公式及其理解；2.能够计算电路中各元器件的功率损耗及效率；3.知道如何节约用电，减少能源浪费；4.培养学生综合运用所学知识对电路进行分析的能力。

二、教学重点难点本节重点难点为：1.理解电流功率、电压功率的概念及其计算公式；2.学会计算电路中各元器件的功率损耗及效率；3.培养学生爱护用电安全、减少能源浪费的意识。

三、教学内容及进度安排课时教学内容进度安排第一节电流功率及电压功率的概念及计算公式1课时第二节电路中的功率损耗及效率计算1课时第三节节约用电，减少能源浪费1课时四、教学方法本节课采用讲授课程内容及案例分析相结合的方法进行教学。

第一、二节课程先讲授相关概念及公式，然后通过课堂练习和小组讨论让学生熟练掌握其计算方法。

第三节课注重启发式教学，培养学生自主思考问题、勇于提出自己的想法和解决问题的能力。

五、教学过程1. 电流功率及电压功率的概念及计算公式1.讲授电路中的功率转化问题通过实验及图示，介绍电路中的功率转化问题，引出电流功率和电压功率的定义。

2.电流功率和电压功率的定义定义电流功率为电路中单位时间内电流所做的功，电压功率为电路中单位时间内电压所做的功，初步引出计算公式。

3.思考题“一台电瓶车的电池耗电量和行驶距离关系很大，怎样才能减少耗电量并提高电池续航能力？”让学生思考如何应用所学知识解决问题。

4.小组讨论与课堂练习小组讨论各自的思考结果，分享解决方法，老师根据学生的具体情况进行指导和展示，并带领学生进行具体计算练习。

2. 电路中的功率损耗及效率计算1.讲授电路中功率损耗的原因和计算方法通过实验、图示和案例分析，讲解电路中功率损耗的原因及损耗情况，引出电路的效率概念及计算方法。

2.讲解效率的概念和公式定义效率为所得输出功率与输入功率之比，初步引出效率计算公式。

12-1 电路中的能量转化-高二物理(新人教版必修第三册)(解析版)

12.1 电路中的能量转化考点精讲考点1：串、并联电路中电功率的计算1．串联电路功率关系（1）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。

（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 2R ，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 【分析】(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。

【解析】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。

【技巧与方法】功率求解的技巧1 在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用P ＝I 2R比较，若电压相同时，用P ＝U 2R比较，若电阻相同时，可根据I 或U 的关系比较。

电路中的能量转化(人教版2019必修第三册)

例2:把六个相同的小灯泡接成如图甲、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
R'
R
12V
甲
12V
乙
分析：
3I
I
R'
R
12V
甲
12V
乙
甲的总功率的大小为：P甲=3UI。
化为内能之外，还转化为机械能和化学能。现在我们以电动机为
例，讨论一下电路中的能量转化。
三、电路中的能量转化
思考与讨论
如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，
这里涉及哪些功率?功率间的关系又如何?
①能量变化：电能W
②功率变化：P电=P机+P损
转化
机械能+内能Q（损失的能量）
P损=P热
P电=P机+P热
电能→内能
光能
电能→机械能
内能
电能→化学能
内能
当电流只通过纯电阻电路时，电流做功就会把电能全部转化为内能。
我们把导体通电时产生热量的现象，称为电流的热效应。
二、焦耳定律
电流通过电热水器，电饭锅等电热元件做功时，电能全部转
化为导体的内能。
电功等于电热量（电热）： Q=W
电功： W=UIt
欧姆定律： U=IR
2
U
2

P

I
R

（
）
R2
保温时，R2的功率
2
R1 R 2
2
根据题意
P

电路中的能量转化课件-高二物理人教版(2019)必修第三册

W=Q，即UIt=I2Rt， I U （欧姆定律成立）
R
计算电功和电热时：W = Q =UIt=I2Rt= U 2t
R
计算电功率和热功率时：
P=UI=I2R=
U2 R
2、非纯电阻电路中：
欧姆定律不成立，说明欧姆
W>Q，即IUt>I2Rt，U>IR 定律不适用于非纯电阻电路
计算电功时，只能用W=IUt；计算电功率时，只能用P=IU
分析：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率P电、电动机发热的功率P热和对外做功转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律，即P电=P热+P机解：由焦耳定律可知，电动机发热的功率为P热=I2R=52×0.4W=10W 电动机消耗的电功率为P电=UI=220×5W=1100W 根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为 P机=P电一P热=1100W-10W=1090W 这台电动机发热的功率为10W，对外做功的功率为1090W。
功是能量转化的量度，电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。
一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，则在时间t内通过这段电路任一横截面的电荷量： q=It 电场力做功：W=qU=IUt
一、电功和电功率 1、电功（1）定义：电场力(或电流)所做的功.
（2）公式： W=UIt
电功普适公式
二、电功率P 定义：单位时间内电流所做的功公式：P=W/t=IU 单位：W kW
三、电热Q 定义：电流通过导体产生的热量.
对纯电阻电路：电功=电热
电功率=热功率对非纯电阻电路：
电功>电热电功率>热功率
公式：Q=I2Rt
单位：J
焦耳定律：电流通过导体产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R 和通电

12-1 电路中的能量转化(解析版)(人教版必修第三册)

12.1 电路中的能量转化一、电功和电功率 1．电功(1)电功是指电路中对定向移动的所做的功，做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程．(2)电功的计算公式：W ＝ . 单位：焦耳，符号为J.常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h ＝ J. 2．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与之比． (2)公式：P ＝Wt ＝ .(3)单位：瓦特，符号为W.(4)意义：表示电流做功的．二、焦耳定律 1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的跟电流的二次方成，跟导体的电阻及通电时间成比． (2)表达式：Q ＝ . 2．热功率(1)定义：单位时间内的发热量称为． (2)表达式：P 热＝ .(3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量．三、电路中的能量转化从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为，还有一部分转化为，即P 电＝，其中P 电＝，P 损＝ .【参考答案】静电力电荷电流 UIt 3.6×106 通电时间 UI 快慢热量正比正 I 2Rt热功率 I 2R 机械能内能 P 机＋P 损 UI I 2R考点一：计算串联和并联电路的电功和电功率基础知识梳理典型例题分析【例1】两电阻12R R 、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（）A B ．3:1C ．D ．1:3【答案】D【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12:1:3R R =根据功率公式2P I R =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12:1:3R R P P =ABC 错误，D 正确。

故选D 。

【变式练习】1．电阻R 1、R 2按图示方法接入电压恒定的电源上，闭合电键后保持R 1的阻值不变，改变R 2的阻值，则关于R 1消耗的功率P 1的说法正确的是（）A ．R 2增大，P 1增大B ．R 2增大，P 1减小C ．R 2减小，P 1减小D ．R 2减小，P 1不变【答案】B【解析】R 1消耗的功率2211112==()+U P I R R R RR 1的阻值不变，发现，R 2增大时，P 1减小，R 2减小时，P 1增大。

2024秋季人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律《电路中的能量转化》

听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第三册第十二章电能能量守恒定律《电路中的能量转化》教学目标（核心素养）1.物理观念：理解电路中电能的转化过程，包括电能转化为其他形式的能量（如热能、机械能等）。

2.科学思维：通过分析电路中能量转化的实例，培养学生运用能量守恒定律分析电路问题的能力。

3.科学探究：通过实验观察电路中电流、电压、电阻的变化与能量转化的关系，培养学生的实验观察能力和数据分析能力。

4.科学态度与责任：激发学生对电学现象的好奇心和探索欲，培养节约用电、合理用能的意识。

导入教师行为：•展示一个简单的电路模型（如小灯泡发光电路），接通电源后让学生观察灯泡发光现象。

•提问：“灯泡为什么会发光？这个过程中电能是如何转化的？”学生活动：•观察电路模型，注意灯泡发光现象。

•思考并尝试回答教师提出的问题，初步理解电能转化的概念。

过程点评：•导入环节通过直观的实验现象激发学生的兴趣，自然引出电路中能量转化的学习主题。

•提问方式引导学生主动思考，为后续学习做好铺垫。

教学过程教师行为：1.理论讲解：•阐述电路中能量转化的基本概念，即电能通过电路元件（如电阻、电动机等）转化为其他形式的能量。

•分析电路中电流做功的实质，即电流通过导体时，导体两端存在电势差，使得电荷在电场力作用下定向移动，形成电流，同时伴随着能量的转化。

2.实验探究：•设计实验方案，利用焦耳定律实验装置测量不同电流下电阻产生的热量，观察并记录数据。

•指导学生进行实验操作，观察电阻发热现象，理解电能转化为热能的过程。

•引导学生分析实验数据，验证焦耳定律的正确性，即电流通过导体产生的热量与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比。

3.案例分析：•分析电动机工作原理，说明电能如何转化为机械能。

•通过视频或动画展示电动机内部构造及工作过程，帮助学生直观理解电能与机械能之间的转化。

学生活动：•认真听讲，记录电路中能量转化的基本概念和原理。

•积极参与实验探究，按照教师指导进行实验操作和数据记录。

12.1电路中的能量转化人教版(教材)高中物理必修第三册PPT

(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、电路中的电启发：刘备三顾茅庐见到了诸葛亮，诸葛亮对他畅谈天下大势。可以说诸葛亮未出山前就做着出山的准备。
说：1．及郡下，诣太守，说如此（陈述） 2．故为之说，以俟夫观人风者得焉（杂说〈一种文体〉）（六）《诗经·卫风·氓》
流I、通电的时间t三者的乘积。 4. 举现实生活中的实例，通过舟的浮动对水的依赖性，从而得出结论来说明大鹏鸟的飞翔对风的依赖性的句子是：风之积也不厚，则其负大翼也无力。
用课文中的句子回答课后练习题一，实际上是在熟读课文的基础上理解各段大意。 ⑵ 从文中可看出，他对国家大事了解得很透彻。既然烛之武一直不被用，他了解得那么透彻想干什么？
(2)公式:W=Uq=UIt。
(3)单位:国际单位为焦耳,符号为J。
电功和电功率
电功和电功率
1.对电功的理解
(1)从力的角度看,电流做功的实质是静电力对自由电荷做功。 (2)从能的角度看,电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程,电功的大小量度了电能的减少量,标志着电能转化为其他形式的能的多少。
启发：刘备三顾茅庐见到了诸葛亮，诸葛亮对他畅谈天下大势。可以说诸葛亮未出山前就做着出山的准备。 13．李白在《蜀道难》一诗中指出逶迤千里的蜀道，还有更为奇险的风光。诗人先用“连峰去天不盈尺，枯松倒挂倚绝壁。”托出山势的高险，然后由静而动，“飞湍瀑流争喧豗，砯
式的能。崖转石万壑雷”写出水石激荡、山谷空鸣的场景。
12.1 电路中的能量转化
第十二章电能能量守恒定律
教学目标
• 1.从电能向其他形式能的转化理解电功以及电功率，理解电功和能量转化的
关系
• 2.知道焦耳定律的物理意义，关注焦耳定律在生活、生产中的应用 • 3.从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电阻

12.1电路中的能量转化课件-人教版高中物理必修第三册

（静电力做功----电势能变化。
电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：
若想求解用电器在导体通电时产生了多少热量，该如何计算？
电功与电流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.
纯电阻电路
非纯电阻电路
热的联系
与区别
常见非纯电阻电路：含有电动机的电路
如图，当电动机接上电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率?功率间的关系又如何?
电路中的能量转化
现代社会离不开电，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，可以把电能转化为其他形式的能量。例如：电热水壶工作：电能转化为内能电动车充电：电能转化为化学能电动机工作：电能转化为机械能 ......
不同用电器在工作时，能量转化过程不同。
一、电流做功的实质
电功和电热的比较
项目
电功
电热
纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：
①定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功。
电功实质是静电电热是由于电流的热效 2．焦耳定律内容：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．
做功是能量转化的量度（重力做功----重力势能变化；）
（合力做功----动能变化；）（静电力做功----电势能变化。）
做功伴随着能量转化
电能→其它能
什么力在做功？
一、电流做功的实质
设置如图所示电路，闭合开关之后，小灯泡发光。回路中，电荷定向移动，形成电流，电流方向为A-C-DE-F-B
截取导线DE中一小部分进行研究，导线中的电场如图所示：
图1 流经电阻 R 的电流 IR＝U－RUL＝125－4 A＝1.6 A 流经电动机的电流I＝IR－IL＝0.6 A.

高中物理必修三12.1电路中的能量转化

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
其他形式的能的用电器
电流、电压、
电阻的关系
符合欧姆定律
=
不符合欧姆定律
＞
能量转化形式
电流做功全部转化为内能
可应用的公式
2

= = = 2 =

电流做功转化为内能和
其他形式的能量
电功＝
电热＝2
3.输出功率（机械功率）
输入 = 总 =
热 = r
机械 = 输出 = 总 − 热
机械 = 输出 = −
4.电动机的效率：
输出
−
−
=
× % =
× % =
× %
输入

课堂练习
2.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
C．电场力做功是电能转化为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
课堂练习
3.对计算任何用电器的电功率都适用的公式是（ CD ）
. = 2
2
. =

. =

. =

课堂练习
4.加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线
＝＋其他
典例探究
典例探究
解：电动机发热的功率为
热 = 2 = （5A）2 × 0.4
= 10W
电动机消耗的电功率为
电 = = 5A × 220V = 1100W
电动的对外做功的功率为
机 = 电 − 热 = 1100W − 10W = 1090W

人教版(2019)高中物理必修三第十二章第1节电路中的能量转化

第1节电路中的能量转化学习目标核心素养形成脉络1.理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质．2．理解电功和电热的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路． 3．电功率和热功率的理解.一、电功和电功率 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)国际单位：焦耳，简称焦，符号为J. 2．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 ＝Wt＝IU ．(3)单位：瓦特，简称瓦，符号为W. (4)意义：表示电流做功的快慢．二、焦耳定律 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)公式：Q ＝I 2Rt ． (3)适用范围：任何电路．2．热功率(1)定义：电流通过导体发热的功率． (2)公式：P ＝Qt ＝I 2R ．三、电路中的能量转化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电热． 2．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能．3．纯电阻电路中P 电＝P 热；电动机电路中P 电＝P 机＋P 损．其中P 电＝UI ，P 热＝I 2R ；P损＝P 热．思维辨析(1)电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能．( ) (2)正在充电的电池，电能全部转化为化学能．( )(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，所以P 即是电功率．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× 深度思考 (1)如图所示，电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ (2)公式W ＝UIt 、W ＝I 2Rt 在应用时应注意什么？W ＝UIt 可以计算热量吗？提示：(1)电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能．电熨斗工作时，将电能转化为内能．(2)W ＝UIt 普遍适用，而W ＝I 2Rt 只适用于纯电阻电路．在纯电阻电路中，可以应用W ＝UIt 计算热量，而在非纯电阻电路中不能应用W ＝UIt 计算热量．串、并联电路中的电功率的分析与计算【核心深化】1．串联电路的功率关系(1)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． (2)总功率P 总＝UI ＝(U 1＋U 2＋…＋U n )I ＝P 1＋P 2＋…＋P n . 2．并联电路的功率关系(1)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．(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电路中各电阻消耗的功率之和．现有标有“110 V 40 W ”的灯泡L 1和标有“110 V 100 W ”的灯泡L 2及一只最大阻值为500 Ω的滑动变阻器R ，将它们接在220 V 的电路中，在如图所示的几种接法中，最合理的是( )[解析] L 1和L 2的额定电压相同，由P ＝U 2R 可知R 1>R 2，由串、并联电路电流、电压特点可知A 、D 中L 1、L 2一定不会同时正常发光；虽然B 、C 中都能使L 1、L 2同时正常发光，但B 中P 总＝2(P 1＋P 2)，C 中P 总＝2P 2，故C 正确．[答案] C(1)额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率，也是用电器两端电压为额定电压(或通过的电流为额定电流)时消耗的电功率．用电器铭牌上所标的功率即为额定功率．(2)实际功率：用电器实际工作时消耗的电功率．为了保证用电器不被损坏，要求实际功率不能大于其额定功率．(2020·广东深圳高二检测)有人在调制电路时用一个“100 k Ω 18W ”的电阻和一个“300 k Ω 18 W ”的电阻串联，作为400 k Ω的电阻使用，此时两串联电阻允许消耗的最大功率为( )A.12 W B.16 W C.18W D.14W 解析：选B.由P ＝I 2R 可知，允许流过两电阻的最大电流I 1>I 2，当300 k Ω的电阻达到额定值时，100 k Ω电阻消耗的功率为其功率的13；则有最大功率P m ＝I 22(R 1＋R 2)＝13×18 W ＋18 W ＝16W ．故选B. 对电功和电热的理解【核心深化】1．电功和电功率：W ＝UIt 是电功的计算式，P ＝UI 是电功率的计算式，适用于任何电路．2．电热和热功率：Q ＝I 2Rt 是电热的计算式，P 热＝I 2R 是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率．3．纯电阻电路与非纯电阻电路(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．(2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能．4．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路举例白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅电动机、电解槽能量转化情况电功和电热的关系 W ＝Q 即IUt ＝I 2Rt W ＝Q ＋E 其他 UIt ＝I 2Rt ＋E 其他电功率和热功率的关系P ＝P 热即IU ＝I 2RP ＝P 热＋P 其他即IU ＝I 2R ＋P 其他欧姆定律是否成立U＝IR，I＝UR成立U＞IR，I＜UR不成立说明W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率．Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率．只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热如图所示的电路中，电炉电阻R＝10 Ω，电动机线圈的电阻r＝1 Ω，电路两端的电压U ＝100 V，电流表的示数为30 A，问通过电动机的电流为多少？通电1 min，电动机做的有用功为多少？[思路点拨][解析]题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机)．在纯电阻电路中可运用欧姆定律I＝UR直接求出电流，而非纯电阻电路中的电流只能运用干路和支路中电流的关系求出．在非纯电阻电路中，电功大于电热，两者的差值才是有用功．根据欧姆定律，通过电炉的电流为I1＝UR＝10010A＝10 A根据并联电路中的干路电流和支路电流的关系，则通过电动机的电流为I2＝30 A－I1＝20 A电动机的总功率为P＝UI2＝100×20 W＝2×103 W电动机因发热而损耗的功率为P′＝I22r＝400 W电动机的有用功率(机械功率)为P″＝P－P′＝1.6×103 W电动机通电1 min 做的有用功为 W ＝P ″t ＝1.6×103×60 J ＝9.6×104 J. [答案] 20 A 9.6×104 J解决电动机问题的一般方法(1)电动机两端的电压U M 、通过的电流I M 的求解是关键，但由于不是纯电阻电路不满足欧姆定律，U M 、I M 都是利用电路规律间接求解的．(2)对电动机而言，求电功率用P 电＝I M U M ，求热功率用P 热＝I 2M r ，求输出机械功率用P 出＝P 电－P 热．(3)求电动机输出的机械功率还可用P 出＝F 牵v .【针对训练】1．如图是某品牌吊扇的相关参数，假设吊扇的吊杆下方的转盘与扇叶的总质量为7 kg ，g 取10 m/s 2，则( )A ．吊扇的内电阻为880 ΩB ．以额定功率工作时通过吊扇的电流为0.25 AC ．正常工作时吊扇的机械功率等于55 WD ．正常工作时吊杆对转盘的拉力大于70 N解析：选B.由参数可知额定电压为220 V ，额定功率为55 W ，则额定电流I ＝P U ＝55220 A＝0.25 A ，B 正确；若电器为纯电阻，则电阻为R ＝U 2P ＝220255 Ω＝880 Ω，因电扇不是纯电阻，则内阻不等于880 Ω，A 错误；机械功率等于总功率与内阻消耗功率之差，可知正常工作时吊扇的输出机械功率小于55 W ，C 错误；吊扇工作时，给空气向下的作用力，空气给电扇向上的反作用力，可知吊杆对转盘的拉力小于重力70 N ，D 错误．2．如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r ＝0.8 Ω，电路中另一电阻R ＝10 Ω.直流电压U ＝160 V ，电压表示数U V ＝110 V.(1)求通过电动机的电流； (2)求输入电动机的电功率；(3)若电动机以v ＝1 m/s 的速度匀速竖直向上提升重物，则该重物的质量为多少？(g 取10 m/s 2)解析：(1)由电路中的电压关系可得电阻R 两端的电压 U R ＝U －U V ＝(160－110)V ＝50 V 流过电阻R 的电流I R ＝U R R ＝5010 A ＝5 A即通过电动机的电流I M ＝I R ＝5 A. (2)电动机两端的电压U M ＝U V ＝110 V 输入电动机的功率P 电＝I M U M ＝550 W. (3)电动机的发热功率P 热＝I 2M r ＝20 W电动机输出的机械功率P 出＝P 电－P 热＝530 W 又P 出＝mg v ，所以m ＝P 出g v ＝53 kg.答案：(1)5 A (2)550 W (3)53 kg1．(对电功率的理解)如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的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、电风扇等．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( )A ．P ＝I 2RB ．P ＝U 2RC ．P ＝IUD ．P ＝I 2R ＋U 2R解析：选C.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．2．(对焦耳定律的理解)如表为某电热水壶铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为( )型号 DF －938 额定功率 900 W 额定电压220 V额定容量 1.2 LA.6.8 A B ．4.1 A C ．1.2 AD ．0.24 A解析：选B.由铭牌读出电热水壶额定功率为P ＝900 W ，额定电压为U ＝220 V ；由P ＝UI 得，电热水壶的额定电流为：I ＝P U ＝900220A ≈4.1 A.3．(纯电阻电路功率的分配及计算)把6个相同的电灯接成如图甲、乙所示两电路，通过调节供电电压与变阻器R 1、R 2的阻值，使两组电灯均能正常发光，并且两电路消耗的总电功率也相同，则R 1、R 2大小满足( )A ．R 2＝9R 1B ．R 2＝6R 1C ．R 2＝3R 1D ．R 1＝R 2解析：选A.设每个灯泡正常发光时其电流为I ，则题图甲中总电流为3I ，题图乙中总电流为I ；要使两电路消耗的总电功率也相同，需使P R 1＝P R 2，即(3I )2R 1＝I 2R 2，故R 2＝9R 1，所以A 正确．4．(非纯电阻电路功率的计算)(2020·四川南充高二检测)某同学对时下流行的一款充一次电就可使用一个月的电动牙刷产生了兴趣，于是他对电动牙刷内的主要部件——微型电动机的性能进行了研究．运用如图所示的实验电路，调节滑动变阻器R 使电动机停止转动，电流表和电压表的示数分别为200 mA 和1.2 V ．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100 mA 和2.4 V ．则这台微型电动机正常运转时输出功率为( )A ．0.24 WB ．0.16 WC ．0.18 WD ．0.06 W解析：选C.根据公式R ＝UI 可求电动机停转时的电阻；利用公式P ＝UI 可求电动机的总功率，根据公式P ＝I 2R 可求内阻消耗的热功率，总功率与内阻消耗的热功率之差就是电动机的输出功率．电动机的电阻：R ＝U I ＝1.20.2Ω＝6 Ω，电动机的总功率：P ＝U 1I 1＝2.4 V ×0.1 A ＝0.24 W ，电动机内阻消耗的功率：P R ＝I 21R ＝(0.1 A)2×6 Ω＝0.06 W ，电动机正常运转时的输出功率是P 输出＝P －P R ＝0.24 W －0.06 W ＝0.18 W ，故C 正确，A 、B 、D 错误．(建议用时：30分钟) 【合格考练】1．室内有几种用电器：1.5 kW 的电饭煲、200 W 的电冰箱、750 W 的取暖器、250 W 的电视机和2 kW 的空调器．如果进线处有13 A 的保险丝，供电电压为220 V ，下列情况下不能同时使用的是( )A ．电饭煲和电冰箱B ．取暖器和空调器C ．电饭煲和空调器D ．电冰箱、电视机和空调器解析：选C.电路中允许的最大功率为P m ＝UI ＝2 860 W ．用电器的功率之和大于P m 时，用电器就不可以同时使用，故C 正确．2．(2020·淄博校级联考)如果家里的微波炉(1 000 W)、电视机(100 W)和洗衣机(400 W)平均每天都工作2 h ，一个月(30天计)的用电量是( )A ．10 kW ·hB ．20 kW ·hC ．45 kW ·hD ．90 kW ·h解析：选D.P ＝1 000 W ＋100 W ＋400 W ＝1 500 W ＝1.5 kW ，故W ＝Pt ＝1.5 kW ×2 h ×30＝90 kW ·h.3．(2020·北京房山高二期中)一台电动机，额定电压是100 V，电阻是2 Ω.正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为()A．500 W B．200 WC．50 W D．450 W解析：选C.根据焦耳定律得到P热＝I2r＝(5 A)2×2 Ω＝50 W，故C正确．4．如图为某品牌的扫地机器人，其内部电机的电阻为0.5 Ω，额定功率为24 W，额定工作电压为8 V，扫地机器人的锂电池容量为9 A·h，则该机器人正常工作时() A．额定工作电流为3 AB．额定工作电流为16 AC．充满电后最长工作时间约为9 hD．每秒消耗能量为128 J解析：选A.额定功率为24 W，额定工作电压为8 V，所以额定电流为I＝PU＝3 A，A 正确，B错误；工作电流为3 A，锂电池容量为9 A·h，由Q＝It可知，能够工作3 h，C错误；每秒消耗能量为24 J，D错误．5．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电动机内阻为R1.当开关闭合，电动机正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻为R2，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流为I.电动机的输出功率等于()A．UI B．I2R1C．UI－I2R1 D.ER1＋R2＋rU解析：选C.电动机消耗的总的电功率为P总＝UI，其中一部分用于产生热量P热＝I2R1，另一部分输出机械功率P，由P总＝P热＋P，解得P＝IU－I2R1，故C正确．6．夏天空调器正常工作时，制冷状态与送风状态交替运行．一空调器在不同工作状态下电功率随时间变化的关系如图所示，此空调运行1小时用电()A ．1.0度B ．1.5度C ．2.0度D ．2.5度解析：选B.从题图可以看出，在1小时内，空调器以0.5 kW 的功率工作的时间为20分钟，以2 kW 的功率工作的时间为40分钟，故空调器1小时内用电为W ＝P 1t 1＋P 2t 2＝⎝⎛⎭⎫0.5×13＋2×23 kW ·h ＝1.5 kW ·h ＝1.5度，故选B.7．(2020·西安东仪中学高二期末)一个直流电动机所加电压为U ，电流为 I ，线圈内阻为 R ，当它工作时，下述说法中正确的是( )A ．电动机的输出功率为U 2RB ．电动机的输出功率为UI －I 2RC ．电动机的发热功率为UID ．电动机的功率可写作IU ＝I 2R ＝U 2R解析：选B.直流电动机为非纯电阻，电动机的输出功率为P 出＝UI －I 2R ，故A 错误，B 正确；根据焦耳定律，电动机的发热功率P热＝I 2R ，故C 错误；电动机的功率可写作P＝IU ，由于直流电动机为非纯电阻电路，故欧姆定律不成立，故不能写成I 2R或U 2R，故D 错误．8．(2020·宁夏石嘴山高二检测)有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路中电机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A ；若把电动机接入2.0 V 电压的电路中，正常工作时的电流是1.0 A ，此时，电动机的输出功率是P 出；如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是P 热，则( )A ．P 出＝2 W ，P 热＝0.5 WB ．P 出＝1.5 W ，P 热＝8 WC ．P 出＝2 W ，P 热＝8 WD ．P 出＝1.5 W ，P 热＝0.5 W解析：选B.当电动机卡住时，电流做的功全部转化为热能，即是纯电阻，符合欧姆定律，故可得电动机的电阻为R ＝0.20.4 Ω＝0.5 Ω，正常工作时，电动机消耗的总功率为P 总＝UI ＝2 W ，输出功率为总功率与热功率之差，故P 出＝P 总－I 2R ＝2 W －12×0.5 W ＝1.5 W ，若此时电动机突然卡住，则电能全部转化为内能，故热功率为P 热＝U 2R ＝220.5 W ＝8 W ，故B正确．【等级考练】9．(2020·河北黄骅中学高二检测)如图所示是饮水机的工作电路简化图，S 是温控开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R 0是饮水机加热管电阻，R 是与加热管串联的电阻．表格是从其说明书中摘录的一些技术数据．不考虑R 0、R 的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率．当S 闭合时，饮水机的工作状态和R 0的阻值是( )A ．加热，88 ΩB ．加热，220 ΩC ．保温，88 ΩD ．保温，220 Ω解析：选A.由电功率公式P ＝I 2R 和I ＝U R ＋r 可知，电压不变的条件下，电阻越小电流越大，功率越大．电源电压不变，当S 闭合时，只有R 0接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关S 闭合时是加热状态．利用公式R ＝U 2P ，知R 0＝2202550 Ω＝88 Ω，A正确．10．(2020·贵州都匀高二检测)根据都匀一中学生宿舍管理条例，严禁学生使用功率超过100 W 的电吹风，否则将对学生做出没收电吹风和记过处分的双重惩罚．如图所示是一次行动中没收的某大功率的电吹风的电路图，它主要由电动机M 和电热丝R 构成．当闭合开关S 1、S 2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220 V ，吹冷风时的功率为190 W ，吹热风时的功率为1 400 W ．关于该电吹风，下列说法正确的是( )A ．电热丝的电阻为55 ΩB ．电动机线圈的电阻无法计算C ．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 400 JD ．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 400 J解析：选B.电动机和电阻并联，当吹热风时，电阻消耗的功率为P ＝P 热－P 冷＝(1 400－190) W ＝1 210 W ，根据P ＝U 2R ，可得电热丝的电阻为R ＝U 2P ＝22021 210 Ω＝40 Ω，故A 错误；电动机为非纯电阻，所以不能计算其电阻，故B 正确；当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为Q ＝Pt ＝1 210×1 J ＝1 210 J ，故C 错误；当电吹风吹热风时，电动机M 和电热丝R 并联，电动机的功率为190 W ，所以每秒钟消耗的电能Q ′＝P ′t ＝190×1 J ＝190 J ，故D 错误．11．规格为“220 V 36 W ”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求： (1)接220 V 的电源后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上(1)中电源后，扇叶卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．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＝(36－1) W ＝35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机所在电路成为纯电阻电路，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发热功率： 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 W12．一台小型电动机在380 V 电压下正常工作时，能将30 kg 的货物在30 s 内匀速提升30 m ，通过它的电流是1 A ．除电动机线圈生热，其他能量损失不计，求在此过程中：(g 取10 N/kg)(1)拉力对货物做功的功率； (2)电动机的输出功率；(3)电动机线圈所产生的热量．解析：(1)货物匀速上升，故拉力等于重力，故有F ＝mg ＝30×10 N ＝300 N 上升的速度为v ＝h t ＝30 m30 s＝1 m/s故拉力的功率为P ＝F v ＝300×1 W ＝300 W. (2)电动机的输出功率P 出＝P ＝300 W. (3)由能量守恒定律可知Q ＝IUt －mgh ＝(1×380×30－300×30) J ＝2 400 J. 答案：(1)300 W (2)300 W (3)2 400 J。

人教版2019高中物理必修第三册电路中的能量转化

C、D错误.
2、某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示，重物质量m=50kg，电源提供恒
定电压U=110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.90m/s的恒定速度向上提升重物时，
电路中电流强度I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。
P电= P热+ P机
U=110V
其中机械功率：P机=mgv=50×10×0.9=450瓦
C．E=16J
D．E=3J
解析：

根据W=qU=E， U = = = =4V，

又因为I= ，可知 I′=2I ，又由欧姆定律U=IR得出：
U′=2U=2×4V=8V
根据W=qU，又因为W=E有：
E=q′U′=4C×8V=32J
二、焦耳定律
1、电热
焦耳定律
Q=I2Rt
通过电热水器的电流大小为I，加热管
1、电热
焦耳定律
Q=I2Rt
焦耳定律最初是实验发现的
在理论推导焦耳定律时，电功全部转化为电热，即：
W=Q ；但是实际中，有些电路电能不一定全部转化为电
热。若只求电热时，例如，要计算电流通过某一电路时
放出热量的多少，都可以使用焦耳定律。
焦耳
它适用于任何导体，范围很广，所有的电路都能使用。
二、焦耳定律
电功率： P电=UI=110×5=550瓦
∴P热=P电-P机=550-450=100瓦
∵P热=I2R=100瓦
∴R=4Ω
电动机线圈的电阻为4Ω。
v
3、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；

人教版高中物理必修第3册 12.1《电路中的能量转化》

第十二章电能能量守恒定律
1 电路中的能量转化
回顾与思考分析下列用电器工作时，其能量是如何转化的?
a、电流流过电炉 →电能转化为热能
b、电流流过电解槽
→电能转化为化学能和热能 c、电流流过电动机
→电能转化为机械能和热能
电能转化为其它形式的能
电流做功
2. 用电器的额定功率和实际功率额定功率：用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定电压时消耗的功率。实际功率：用电器在实际电压下工作时消耗的功率。
例2：微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1 Ω，当加在它两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，且能正常工作．求：
(1)它的额定输入功率多大？ (2)工作时由导线发热损失的功率多大？ (3)它的最大输出功率多大？
P 电＝U I P 热＝ I2 R
忽略克服转子和转轴摩擦，空气阻力时 P热＝ P损
P电>P热 UI > I2R
3、电功和电热的比较（1）纯电阻电路中（电路中只含有电阻）
W＝UIt＝I2Rt＝Q P电＝UI＝ P热＝I2R （2）非纯电阻电路中： W＞Q UIt＞I2Rt P电＞P热 UI ＞ I2R P电＝P热＋P其它
例题1：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。图是电饭锅的电路图，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R2功率是加热状态的一半， R 1： R 2 应该是多少？
5、焦耳定律的微观解释电流通过导体时，做定向移动的自由电子要频繁地跟
金属正离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的作用下获得的动能不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。

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学设计

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。

UI =t UIt=t W =P（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 。