高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第一节 电路中的能量教学课件ppt

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必备知识·自主预习储备
知识点一　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______在做功。(2)公式：W＝______。(3)国际单位：____，符号为__。(4)意义：电功是____转化为其他形式的能的量度。
知识点二　焦耳定律1．焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量与____________成正比，与导体的____及________成正比。(2)表达式：Q＝_______。
2．热功率(1)定义：________内的发热量称为热功率。(2)表达式：P＝_____。(3)物理意义：表示电流________的物理量。
知识点三　闭合电路中的能量1．电源提供的电功率为____。2．外电路上消耗的电功率为______。3．内电路上消耗的电功率为______。4．闭合电路中的功率关系：_______________。
体验 思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)电功率越大，电流做功一定越快。( )(2)任何电路都有W＝Q，即UIt＝I2Rt。( )(3)纯电阻电路中电源的输出功率随外电阻R的增大而增大。( )(4)纯电阻电路中，电源的输出功率最大时，电源的效率也最高。( )
关键能力·情境探究达成
考点1　电功和电功率　电热和热功率
考点2　纯电阻电路和非纯电阻电路
考点3　闭合电路的功率和效率
电风扇接上电源后，电风扇转动起来，电风扇消耗的电功率与机械功率与热功率关系怎样？是纯电阻电路还是非纯电阻电路？[提示]　电功率等于机械功率与热功率之和，是非纯电阻电路。
考点1　电功和电功率　电热和热功率1．对电功的理解(1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。(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，电功的大小度量了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。(3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。
【典例1】　(多选)有一内阻为4.4Ω的直流电动机和一盏标有“110V　60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电源两端，灯泡正常发光，则(　　)A．直流电动机消耗的电功率为120WB．直流电动机的发热功率为60WC．直流电动机消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为120W
思路点拨：(1)流过电动机和灯泡的电流相等。(2)根据公式P＝UI和P＝I2r计算电功率和热功率。
D　[充电宝的输出电压U、输出电流I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为Pr＝I2r，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电能一部分转化为手机电池储存的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。]
考点2　纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
【典例2】　小明准备参加玩具赛车比赛，他想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。
请问：(1)这只电动机线圈的电阻为多少？(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？(3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？(4)该玩具电动机正常工作时，电能转化为机械能的效率是多少？
电动机电路的分析与计算
考点3　闭合电路的功率和效率1．闭合电路的能量关系由闭合电路欧姆定律E＝U外＋U内得闭合电路的能量关系：qE＝qU外＋qU内。①此式反映了电源克服静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和。
2．闭合电路的功率关系由①式可得：闭合电路的功率关系为：EI＝IU外＋IU内。②其中，电源的总功率：P总＝EI；电源内耗功率P内＝IU内＝I2r；电源输出功率P出＝IU外。
【典例3】　如图所示，已知电源电动势E＝5V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝0.5Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10Ω。(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大输出功率是多少？
思路点拨：(1)求解定值电阻消耗的最大功率时，根据P＝I2R可知，只要电流满足最大即可。(2)求解可变电阻消耗的最大功率时，因为电流随电阻的变化而变化，要利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解。
[跟进训练]3．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　)A．电源最大输出功率可能大于45WB．电源内阻等于5ΩC．电源电动势为45VD．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法正确的是(　　)A．甲灯的实际功率一定总是40WB．将乙灯接入110V电路中，它的额定功率仍为60WC．两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少
2．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要是由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2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220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　)A．电热丝的电阻为55ΩB．电动机线圈的电阻约为403ΩC．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000JD．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J
3．如图所示，直线A为电源的U-I图线，直线B为电阻R的U-I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是(　　)A．4W，8W　　　　　B．2W，4WC．4W，6WD．2W，3WC　[从图中可知E＝3V，图线A和图线B的交点是电源和电阻R构成电路的工作点，因此P出＝UI＝4W，P源＝EI＝6W。]
4．(新情境题，以“机器人”为背景，考查电功)扫地机器人是智能家用电器的一种，正逐渐进入我们的生活。如图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人，已知其质量为3kg，它与地面的有效接触面积为0.01m2。问题：若该机器人工作时功率为75W，在10s内沿直线匀速清扫的距离为5m。扫地机器人在工作时，将什么能转化为什么能？机器人做的功是多少？(g取10N/kg)
[解析]　扫地机器人在工作时，将电能转化为机械能。机器人在10s内所做的功为W＝Pt＝75×10J＝750J。[答案]　见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：1．试写出电功率、电功的表达式。[提示]　P＝UI，W＝UIt。2．写出焦耳定律的内容及公式。[提示]　内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻及通电时间成正比。公式：Q＝I2Rt。