高中物理人教版 (2019)必修 第三册电路中的能量转化课堂教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册电路中的能量转化课堂教学ppt课件，共69页。
1.电路中的能量转化目 录 01.基础知识·准落实02.核心要点·快突破03.教学效果·勤检测04.课时训练·提素能基础知识·准落实梳理归纳 自主学习 01知识点一　电功和电功率1. 电功（1）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 ⁠。（2）公式：W＝ ⁠。（3）单位：国际单位制中电功的单位是 ，符号是 ⁠。乘积　UIt　焦耳　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。 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 ⁠。（3）单位：国际单位制中电功率的单位是 ，符号是 ⁠。UI　乘积　瓦特　W　知识点二　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 ，跟导体的 及通电时间成 ⁠。2. 表达式：Q＝ ⁠。3. 热功率（1）定义：电流通过导体 ⁠的功率。（2）表达式：P热＝ ⁠。正比　电阻　正比　I2Rt　发热　I2R　知识点三　　电路中的能量转化1. 电动机工作时的能量转化关系：电动机从电源获得能量，一部分转化为 ，还有一部分转化为内能。2. 功率关系：P电＝P机＋P损，P电＝UI。不考虑摩擦阻力和空气阻力引起的能量损失，则有P损＝P热＝I2R。机械能　3. 电池充电时的能量转化关系：电池从电源获得的能量一部分转化为电池的 能，还有一部分转化为内能。化学　【情景思辨】　如图所示的是在我们生活中常见的用电器，请判断下列关于用电器说法的正误。（1）电吹风、电风扇和洗衣机工作时将电能转化为内能和机械能。（　√　）（2）电熨斗工作时将电能转化为内能。（　√　）√√（3）电风扇接上电源后，电风扇转动起来，电风扇消耗的电功率等于机械功率。（　×　）（4）电吹风、电风扇、电熨斗、洗衣机的电路都是非纯电阻电路。（　×　）××核心要点·快突破互动探究 深化认知 02要点一　电功和电功率的理解【探究】当家中只开一盏节能灯时，电能表的表盘转得很慢，而用电磁炉烧水时，电能表的表盘却转得很快。这是为什么呢？提示：因为节能灯的功率远小于电磁炉的功率，故在相同时间内节能灯消耗的电能要远小于电磁炉消耗的电能。【归纳】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. 电功的单位：在国际单位制中电功的单位是焦耳，常用单位有度（千瓦时），1度＝1千瓦时＝3.6×106焦耳。3. 额定功率和实际功率额定功率：用电器在额定电压下工作的功率。实际功率：用电器在实际电压下工作的功率。4. 串、并联电路功率的关系【典例1】　在实验室中有两个小灯泡A、B，其电阻的关系为RA＞RB。现将两个小灯泡分别按图甲和图乙的方式接在学生电源上，然后将两学生电源的电压调为相同，两个电路中的小灯泡A、B都发光。下列关于两个小灯泡的亮度的分析正确的是（　　） 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（　　） 2. 如图所示，粗细均匀的金属环上，A、B、C、D四点把其周长四等分。当A、C点接入电路中时，圆环消耗的电功率为P；当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为（电源内阻不计）（　　） 要点二　纯电阻电路中的电热和热功率【探究】使用电水壶烧水时，壶内的水会很快被加热到沸腾，产生大量的热，而连接电水壶的导线却不怎么热，这是什么原因呢？提示：导线与电水壶为串联结构，通电时两者电流相等，但导线上的电阻非常小，根据Q＝I2Rt可知，导线上的电热远小于电水壶的电热。【归纳】1. 电流通过电热水器时电流所做的功全部转化为导体的内能，即Q＝W＝UIt＝I2Rt。 【典例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，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（　　）  1. 取两根完全相同的电阻丝，第一次将两电阻丝串联，第二次将两电阻丝并联，两次在电阻丝两端加相同的电压。若两次两电阻丝产生的热量均为Q，第一次用时t串，第二次用时t并，则先后两次所用时间之比为（　　） 2. 为使电热器在单位时间内产生的热量减少一半，下列措施可行的是（　　） 要点三　非纯电阻电路中的能量转化1. 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较2. 电动机的简易模型及其功率、效率（1）电动机的总功率（输入功率）：P总＝UI。（2）电动机的发热功率：P热＝I2R。（3）电动机的输出功率（机械功率）：P机＝P总－P热＝UI－I2R。 【典例3】　（多选）新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌新能源观光电动车的动力电源上的铭牌上标有“120 V　250 Ah”字样。假设工作时电源的输出电压恒为120 V，额定输出功率为3 kW。根据上述有关数据，下列说法正确的是（　　）  1. 如图所示是某品牌的抽油烟机，其主要部件是抽气扇（电动机）和照明灯，它们可以独立工作，互不影响。抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，功率不同。下列电路可能为该抽油烟机内部电路的是（　　）解析：　因为照明灯与抽气扇可以独立工作，互不影响，所以照明灯与抽气扇应该并联，且各自的支路各有一个开关控制，故B不可能；C、D选项的电路，抽气扇只有一种工作状态，无法实现抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，不可能；A选项的电路，可以利用开关S2，改变抽气扇的工作状态，使抽气扇有“强吸”和“弱吸”两个挡位，且照明灯与抽气扇可以独立工作，互不影响，可能。2. 一台直流电动机的额定电压为100 V，正常工作时电流为10 A，线圈内阻为0.5 Ω，若该电动机正常工作10 s，则（　　）解析：　电动机正常工作时产生的热量Q＝I2Rt＝102×0.5×10 J＝500 J，故A、B错误；电动机输出的机械功W机＝W电－Q＝UIt－Q＝（100×10×10－500）J＝9 500 J，故C错误，D正确。教学效果·勤检测强化技能 查缺补漏 03  2. LED灯正在逐步取代用于道路照明的高压钠灯。已知每盏高压钠灯的功率为400 W，同亮度LED灯的功率为100 W，若某城市要将5 000盏高压钠灯更换为LED灯，则一个月可节约的电能约为（　　）解析：　一盏高压钠灯换成LED灯时，节约的功率ΔP＝P钠－PLED＝400 W－100 W＝300 W＝0.3 kW，路灯一天的工作时间约为12小时，故该城市一个月可节约的电能约为W＝nΔPt＝5 000×0.3×30×12 kW·h＝5.4×105 kW·h，故C正确，A、B、D错误。3. 如图所示，某型号无人机的飞行器由四个多旋翼电机并联组成，设每个电机内阻均为r，正常工作时工作电流为I，电压为U，以下关于飞行器的输出功率正确的是（　　）解析：　无人机的飞行器正常工作时，其电路是非纯电阻电路，正常工作时工作电流为I，电压为U，所以飞行器消耗的总功率P＝4UI，每个电机内阻为r，所以总热功率P热＝4I2r，则飞行器的输出功率P出＝4UI－4I2r，选项D正确。4. 在现代生活中，充电宝是手机一族出行的必备品。当充电宝电量不足时，需要给充电宝充电，此时充电宝相当于可充电的电池，充电过程可简化为如图所示的电路。先给一充电宝充电，充电电压为5 V，充电电流为1 000 mA，充电宝的内阻为0.2 Ω。试求：（1）充电宝的输入功率；答案：5 W　解析：充电宝的输入功率为P入＝UI＝5×1 000×10－3 W＝5 W。（2）充电宝内阻消耗的热功率。答案：0.2 W解析：充电宝内阻消耗的热功率为P热＝I2r＝12×0.2 W＝0.2 W。 04课时训练·提素能分层达标 素养提升考点一　电功和电热的理解1. 对接入某电路中的用电器，下列说法正确的是（　　）解析：　根据公式W＝Pt知，工作时间相同，实际功率较大的用电器消耗电能一定较多，但额定功率大并不代表实际功率大，故A正确；额定功率是用电器能够长时间工作的最大功率，与实际电压和实际电流无关，故B、C错误；电功率是用比值定义法定义的，与用电器通电时间无关，故D错误。2. （多选）在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论不正确的是（　　）解析：　在纯电阻电路中，电能全部转化为内能，电功等于电热，W＝UIt＝I2Rt，在非纯电阻电路中，电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，电功大于电热，即UIt＞I2Rt，故A、D错误，C正确；在任何电路中，电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，故B正确。3. 一个阻值为1 Ω的电阻，通过它的电流为2 A，则下列说法正确的是（　　） 考点二　纯电阻电路的分析与计算4. 三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10 W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为（　　） 5. 一车载加热器（额定电压为24 V）发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为Pab、Pac、Pbc，则（　　） 考点三　非纯电阻电路的分析与计算6. 某简易电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如表，电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是（　　） 7. 如图所示为一台冬天取暖用的暖风机。其内部电路可简化为加热电阻丝与电动机串联，电动机带动风叶转动，将加热后的热空气吹出。设电动机的线圈电阻为R1，电阻丝的电阻为R2，将暖风机接到额定电压为U的交流电源上，正常工作时，电路中的电流为I，电动机、电阻丝、暖风机消耗的电功率分别为P1、P2、P，则下列关系式正确的是（　　）解析：　暖风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小为P＝IU，故C正确；电动机两端的电压为U'＝U－IR2，电动机消耗的电功率为P1＝U'I＝UI－I2R2，故A错误；电阻丝为纯电阻，所以消耗的电功率P2＝I2R2，故B错误；因为电动机是非纯电阻，所以暖风机消耗的电功率P＞I2（R1＋R2），故D错误。 8. 把两根同种材料做成的电阻丝，分别接在两个电路中，甲电阻丝长为l，直径为d，乙电阻丝长为2l，直径为2d，要使两电阻丝消耗的功率相等，加在两电阻丝上的电压应满足（　　） 9. 直流电动机M接在如图所示的电路中，理想电压表的示数是20 V，理想电流表的示数是1.0 A，限流电阻R＝5.0 Ω，则可知（　　） 10. 一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗的电功率为66 W。则：（1）电风扇正常工作时，通过电动机的电流是多少？答案：0.3 A　 （2）电风扇正常工作时，转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？答案：64.2 W　1.8 W　97.3％　 （3）如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？答案：11 A　2 420 W　2 420 W 11. 有一个用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m＝50 kg，电路电压为120 V，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A。（取g＝10 m/s2）（1）电动机线圈的电阻R等于多少？答案：6 Ω　解析：电动机提升重物时，根据能量守恒定律得P电＝P热＋P机即UI＝I2R＋mgv解得R＝6 Ω。（2）电动机对该重物的最大提升速度是多少？答案：1.2 m/s　 （3）若因故障电动机不能转动，这时通过电动机的电流是多大？电动机消耗的电功率又为多大？答案：20 A　2 400 W 谢谢观看!