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高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化授课课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电路中的能量转化授课课件ppt，共22页。PPT课件主要包含了电能→内能，单位焦耳J，PUI，1kW＝103W，Q＝I2Rt，W＝UIt，UIt＝I2Rt，U＝IR，①能量变化，+内能Q等内容，欢迎下载使用。
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】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？
电能→机械能 内能
电能→化学能 内能
纯电阻元件：电炉、电烙铁等电热器件,只将电能转化为热能,称纯电阻元件．非纯电阻元件：转动的电动机、蓄电池、电解槽等元件,将电能转化为内能和机械能、化学能等其它形式的能,称非纯电阻元件.
【质疑提升1】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能的过程中,是什么力做功实现的呢？
自由电荷在静电力的作用下做定向移动,电荷的电势能减少,其他形式的能增加.即：电场力对自由电荷做功,也称为电流做功,简称电功.
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．
如果这段电路两端的电势差是U,定向移动电荷量为q,静电力做的功为：
如果移动电荷所用的时间为t,电路中的电流为I,则：
千瓦时,俗称“度”,符号是 kW·h
1 kW·h = 1000W×3600 s = 3.6×106 J
你对电功有怎样的理解？电功的单位？
电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功. 意义：电流做功的过程是电势能转化为其他形式的能的过程,即电功是电势能转化为其他形式的能的量度.
3. 电流在一段电路中做功的功率又怎样求解？
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.
（1）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）意义：表示电流做功的快慢.
（2）单位：瓦（W）,常用单位还有千瓦（kW）.
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？
适用于一切电路：纯电阻、非纯电阻.
辨析用电器的额定电压、额定功率、实际功率.额定电压：表示用电器正常工作时的电压．额定功率：是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：用电器在工作中实际消耗的电功率．若用电器在额定电压下工作,则P实＝P额
几种常见家用电器的额定功率
【质疑提升2】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？
1．电热：由于导体有电阻,使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热．2．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．3．公式：Q＝I2Rt.
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.若电流通过电阻,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）通过两者关系,有怎样的推论？
欧姆定律适用于纯电阻元件
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？
热功率:单位时间内导体的发热功率叫做热功率．
焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路．
热功率即电能转化为内能的功率.
热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积.
【质疑提升3】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关系？
电能W
例：如图,一电阻为r的电动机两端电压为U,电流表示数为I,则在时间t内电功W、电动机产生的电热Q、电动机输出的机械能E分别为多少？
即：UIt=I2rt+E机
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？
由UIt=I2rt+E机
可得：UIt > I2rt
所以：欧姆定律不再适用于非纯电阻电路
此时,加在非纯电阻电路两端的电压,大于在非纯电阻元件内阻上的电压.
正常工作的电动机两端电压为U,通过的电流为I,经时间为t时,电功是否可以用 I2rt求解？产生的电热是否可以用UIt求解？为什么？
非纯电阻元件正常工作时,电功需要用W=UIt求解,不能用I2rt .电热需要用Q=I2rt 求解,不能用UIt.
非纯电阻元件正常工作时,欧姆定律不适用,电功和电热的求解表达式不能相互转换.
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率：
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率：
(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率：
电动机（非纯电阻元件）的“三个功率和效率”
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：
纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+其它形式的能
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
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】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？
电能→机械能 内能
电能→化学能 内能
纯电阻元件：电炉、电烙铁等电热器件,只将电能转化为热能,称纯电阻元件．非纯电阻元件：转动的电动机、蓄电池、电解槽等元件,将电能转化为内能和机械能、化学能等其它形式的能,称非纯电阻元件.
【质疑提升1】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能的过程中,是什么力做功实现的呢？
自由电荷在静电力的作用下做定向移动,电荷的电势能减少,其他形式的能增加.即：电场力对自由电荷做功,也称为电流做功,简称电功.
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．
如果这段电路两端的电势差是U,定向移动电荷量为q,静电力做的功为：
如果移动电荷所用的时间为t,电路中的电流为I,则：
千瓦时,俗称“度”,符号是 kW·h
1 kW·h = 1000W×3600 s = 3.6×106 J
你对电功有怎样的理解？电功的单位？
电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功. 意义：电流做功的过程是电势能转化为其他形式的能的过程,即电功是电势能转化为其他形式的能的量度.
3. 电流在一段电路中做功的功率又怎样求解？
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.
（1）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）意义：表示电流做功的快慢.
（2）单位：瓦（W）,常用单位还有千瓦（kW）.
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？
适用于一切电路：纯电阻、非纯电阻.
辨析用电器的额定电压、额定功率、实际功率.额定电压：表示用电器正常工作时的电压．额定功率：是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：用电器在工作中实际消耗的电功率．若用电器在额定电压下工作,则P实＝P额
几种常见家用电器的额定功率
【质疑提升2】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？
1．电热：由于导体有电阻,使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热．2．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．3．公式：Q＝I2Rt.
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.若电流通过电阻,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）通过两者关系,有怎样的推论？
欧姆定律适用于纯电阻元件
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？
热功率:单位时间内导体的发热功率叫做热功率．
焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路．
热功率即电能转化为内能的功率.
热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积.
【质疑提升3】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关系？
电能W
例：如图,一电阻为r的电动机两端电压为U,电流表示数为I,则在时间t内电功W、电动机产生的电热Q、电动机输出的机械能E分别为多少？
即：UIt=I2rt+E机
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？
由UIt=I2rt+E机
可得：UIt > I2rt
所以：欧姆定律不再适用于非纯电阻电路
此时,加在非纯电阻电路两端的电压,大于在非纯电阻元件内阻上的电压.
正常工作的电动机两端电压为U,通过的电流为I,经时间为t时,电功是否可以用 I2rt求解？产生的电热是否可以用UIt求解？为什么？
非纯电阻元件正常工作时,电功需要用W=UIt求解,不能用I2rt .电热需要用Q=I2rt 求解,不能用UIt.
非纯电阻元件正常工作时,欧姆定律不适用,电功和电热的求解表达式不能相互转换.
(1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率：
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率：
(3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率：
电动机（非纯电阻元件）的“三个功率和效率”
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：
纯电阻电路:
电能 → 内能
电能 → 内能+其它形式的能
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
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