统编人教版高中必修第三册物理《1 电路中的能量转化》集体备课教案教学设计

6电路中的能量转化

[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．(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.会从能量守恒角度理解焦耳定律．(难点)

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、电路中的电流、通电时间三者的乘积．

(2)公式：W＝IUt.

(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J.

(4)意义：描述电能转化为其他形式能的多少．

2．电功率

(1)定义：单位时间内电流所做的功．

(2)公式：P＝IU.

(3)单位：瓦特，符号是W.

(4)意义：描述电能转化为其他能的快慢或者是电流做功的快慢．

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＝I2Rt.

3．热功率

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)电功与电能的单位相同，电功就是电能．(×)

(2)电功率越大，电功越大．(×)

(3)根据I＝U

R可导出P＝

U2

R，该公式用于任何用电器．(×)

(4)电流通过电解槽时，电功大于电热．(√)

2．(多选)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W＝I2Rt

B．在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W＝I2Rt

C．在非纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝I2Rt

D．在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q＝UIt

ACD[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＝I2Rt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，A、C、D正确，B错误．]

3．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、乙两电路所消耗的总功率分别用P

甲和P

乙

表示，则下列结论中正

确的是()

甲乙

A．P甲＝P乙B．P甲＝3P乙

C．P乙＝3P甲D．P乙>3P甲

B[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．]

串、并联电路中电功率的计算

1.

(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＋…＋U n)I＝P1＋P2＋…＋P n.

2．并联电路功率关系

(1)各支路电压相同，根据P＝U2

R，各支路电阻上的电功率与电阻成反比．

(2)总功率R总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋I n)＝P1＋P2＋…＋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

(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＝I2R比较，若电压相同时用P＝U2

比较，若电

R

阻相同时，可根据I或U的关系比较．

(2)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，但一定要明确是正比还是反比关系．

(3)当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率．实际功率与额定功率不一定相等．

1.(多选)如图所示，L1、L2是两个不同的小灯泡，a、b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()

A．L1亮度不变，L2变暗

B．L1变暗，L2变亮

C．电路消耗的总功率减小

D．经过滑动变阻器的电流减小

BCD[当滑动变阻器的触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，

R总变大，I总减小，由P1＝I2总R1知L1实际功率变小，即亮度变暗；U并＝U－I 总R1变大，由P2＝

U2并

R2

知L2的实际功率变大，L2变亮，P总＝UI总变小，I变＝总－I2 ，由于I2变大，所以I变变小．]

纯电阻电路和非纯电阻电路

1.

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

服从欧姆定律不服从欧姆定律

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、白炽灯等电动机、电解槽等

(1)纯电阻电路

W＝Q＝UIt＝I2Rt＝

U2

R t；

P电＝P热＝UI＝I2R＝

U2

R.

(2)非纯电阻电路

电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W＞Q；

电功率P

电

＝UI，热功率P

热

＝I2R，P电＞P热．

3．电动机的功率和效率

(1)电动机的总功率(输入功率)：P总＝UI.

(2)电动机发热的功率：P热＝I2r.

(3)电动机的输出功率(机械功率)：