第十二章 电能 能量守恒定律（培优复习课件）物理人教版2019必修第三册

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人教版（2019）必修第三册 电能 能量守恒定律 单元复习单元学习目标‌‌1.理解电能转化原理‌ 掌握电流做功实现电能转化为其他形式能的过程，建立功与能量转化的物理观念。2.掌握电路能量分析方法‌ 能运用电功公式和焦耳定律进行定量计算，区分纯电阻与非纯电阻电路的能量转化差异。3.培养能量守恒思维‌ 通过闭合电路分析，理解能量守恒定律在电路中的应用，形成系统性的能量转化分析能力。4.运用理论解决实际问题 能用焦耳定律和能量守恒定律解释电动机、电热器等实际电器的工作机制，掌握测量电源电动势和内阻的原理及电路设计、误差分析和改进方法。单元学习重难点 重点：1.闭合电路欧姆定律，理解规律及电路问题分析。2.测定电源电动势和内阻实验，掌握操作与分析。难点：1.非纯电阻电路分析，明确能量转化及公式适用。2.电动势概念理解，区分与电压的本质差异。1. 本章思维导图2. 考点串讲3. 题型剖析及针对训练4. 课堂巩固5. 课堂小结电能 能量守恒定律 单元复习电路中的能量转化电能能量守恒定律电功与电功率纯电阻电路：电功完全转化为电热非纯电阻电路：电功等于电热加其他形式的能闭合电路的欧姆定律公式：I＝ ，适用于外电路为 的电路路端电压与负载关系：U＝ ＝E－ ·r电功W＝ 电功率P＝ UItUI电热与热功率电热Q＝ 热功率P＝ I2RtI2RE－Ir纯电阻一、本章思维导图闭合电路的功率总功率P总＝___内阻消耗功率P内＝U内I＝___输出功率P出＝ 或P出＝________IEI2rU外IEI－I2r实验：电池电动势和内阻的测量能源与可持续发展伏安法伏阻法安阻法第1节 电路中的能量转化纯电阻电路 非纯电阻电路欧姆定律适用的电路欧姆定律不适用的电路电能 → 内能电能 → 内能+其它形式的能 QI2Rt WUIt=P电=P热+P其它P电=P热二、考点串讲第2节 闭合电路欧姆定律内电路：外电路：闭合电路   P总=IE （纯电阻）E ＝ U外＋ U内二、考点串讲第3节 实验：电池电动势和内阻的测量E = U+IrE = IR+Ir 二、考点串讲第4节 能源与可持续发展⑴能量守恒： 在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变⑵能量耗散：能源利用有条件 大自然中能量的转化和转移有方向性⑶环境污染：能源利用有代价⑷可持续发展： 节约能源 创新能源 清洁能源二、考点串讲电路的动态分析 1.动态电路的特点：当断开或闭合开关，增、减支路，电阻增大或减小，滑动变阻器的滑片移动等，电路电压、电流、功率等会发生变化。（本质：电路中总电阻变化）2.判定总电阻变化情况的规律:（1）当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。（2）若开关的通断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。三、题型剖析及针对训练3.电路动态分析常用“四法”（1）程序判断法：遵循“局部”-“整体”-“部分”的思路，按以下步骤进行分析：补充:“十二字”方法:(电源电动势、内电阻阻值、灯泡电阻都认为是恒定的)“先总后分”--先判断总电阻和总电流如何变化;“先干后支”--先分析干路部分，再分析支路部分;“先定后变”--先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路。【例题1】在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是(　　)A．电压表示数变小B．电流表示数变小C．电容器C所带电荷量增多D．a点的电势降低【答案】D【练习1】如图所示的电路，闭合开关，灯L1、L2正常发光。由于电路出现故障，突然发现L1变亮，L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是 (　　)A．R1断路　　　　B.R2断路C．R3短路 D.R4短路等效电路如图所示，若R1断路，总外电阻变大，总电流减小，路端电压变大，L1两端电压变大，L1变亮；ab部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过L2、R4的电流都减小，故A符合题意；若R2断路，总电阻变大，总电流减小，ac部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，R1、L1中电流都减小，与题意相矛盾，故B不符合题意；若R3短路或R4短路，总电阻减小，总电流增大，电流表读数变大，与题意相矛盾，故C、D不符合题意。A三、题型剖析及针对训练题型2        (3)求电源的最大输出功率。  CD 把等效电路画出，结合等效电路可以求解。【例题3】如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓慢下落，拉动绳子，从而带动发电机转动，使小灯泡发光。某“重力灯”中的重物为18 kg，它在30 min内缓慢下落了2 m, 使规格为“1.5 V, 0.12 W”的小灯泡正常发光。不计绳子重力，则以下说法正确的是 (　　)A．绳子拉力对重物做正功 B．重物重力做功的功率为0.12 WC．30 min内产生的电能为360 JD．重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60%生活与能源 D三、题型剖析及针对训练题型3【练习3】为减少汽车排放带来的污染，很多城市开始使用电动汽车，现有一辆质量为2t的某品牌电动汽车电池每次充满电后能提供的总电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以108 km/h的速度在平直高速公路匀速行驶时汽车将总电能转化为机械能的效率为90%，汽车受到的阻力为重力的0.03倍，由此可知 （ ）A．充电的平均电流为33 A B．汽车牵引力的功率为15 kWC．汽车能匀速行驶的时间为3 h D．汽车能匀速行驶的距离为350 km C非纯电阻电路的分析(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键.若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝IM2r，最后求出输出功率P出＝P－Pr.(2)坚持“躲着”求解UM、IM：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流.然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM.(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解. 三、题型剖析及针对训练题型4【例题4】如图所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L的规格为“2 V　0.4 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝4 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作.则 A.电源内阻为1 ΩB.电动机的内阻为4 ΩC.电动机正常工作电压为1 VD.电源效率约为93.3%√√【练习4】如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A.则以下判断中正确的是A.电动机的输出功率为14 WB.电动机两端的电压为7.0 VC.电动机产生的热功率为4.0 WD.电源输出的功率为24 W√解析：由题意得电动机两端的电压U＝E－I(R0＋r)＝7 V，则电动机的输入功率P＝UI＝14 W，热功率P热＝I2RM＝2 W，输出功率P出＝P－P热＝12 W.电源的输出功率P′＝EI－I2r＝20 W，故B正确，A、C、D错误.实验：测量电源的电动势和内阻伏安法伏阻法安阻法           三、题型剖析及针对训练题型5【例题5】某兴趣小组尝试测量某电源的电动势和内阻，并探究滑动变阻器消耗的功率P。 2.0  A0.225B (1)改变电阻箱的阻值R，用图甲中的电压表测出多组电阻箱两端的电压U。实物图甲中已连接好部分电路，请按照实验要求将剩余部分电路连接好。 (3)若考虑电压表并非理想电压表，则电动势的测量值与真实值相比______；内阻的测量值与真实值相比______。(均选填“偏大”“相等”或“偏小”)    偏小偏小C1、下表为某电饭锅铭牌上的一部分内容。根据表中的信息，可计算出电饭锅正常工作时的电流约为 (　　)A．6.2 A　 B.4.6 AC．3.2 A D．5.5 A C四、课堂巩固 2、在如图所示的电路中，闭合开关时，灯泡不亮，已经确定是由灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路进行如下检查并做出判断(如表所示)以下操作和判断错误的是 (　　)A．1 B．2 C．3 D．4用直流电压挡接a、b时，若电压表有示数，说明其他位置都是通路，故灯泡断路；若电压表无示数，说明灯泡短路，故A正确；用直流电流挡接a、b时，若电流表有示数，说明其他位置都是通路，故灯泡断路；若电流表无示数，则说明灯泡短路，故B正确；用欧姆挡接a、b时，必须先断开电源的开关，故C错误；若断开开关，用欧姆挡接a、b时，有示数且指针偏转非常大，说明a、b间电阻接近为0，故灯泡应该是短路；若无指针偏转，则说明a、b间电阻为无穷大，灯泡断路，故D正确。C3、如图所示为甲、乙两灯泡的I­-U图像，根据图像，计算甲a、乙两灯泡串联在电压为220 V的电路中时实际发光的功率分别约为 (　　)A．5 W、3 W B．20 W、12 WC．46 W、40W D．60 W、70 W两灯泡串联，故两灯泡中电流相等，而两灯泡两端的电压为220 V，则由题图可知，两灯泡的电流均约为：I＝15×10－2 A，甲的电压约为：U1＝140 V，而乙的电压约为：U2＝80 V，故甲的电功率为：P甲＝U1I＝140×15×10－2 W＝21 W，而乙的电功率为：P乙＝80×15×10－2 W＝12 W，故B正确，A、C、D错误。B4、(多选)如图为共享电动单车，与普通电动车不同的是，共享电动单车采用“共享充电宝＋自行车的方式”，其电池与普通充电宝类似，电池容量只有20 000 mA·h，输入、输出电压均为10 V，输入电流为8 A，输出电流为15 A，可以支持驱动人和单车行驶10千米左右。已知成人在平路上骑电动单车所受阻力约为20 N，则 (　　) A.该单车电池最多储存电能为7.2×104 JB.该单车电池充电时，从零电量充至满电量大约需要时间2.5 hC.该单车电池电能的有效利用率约为27.8%D.成人采用“电动＋人力”方式在平路上骑行时，最大行车速度为7.5 m/s BC B        1.580.64 (4)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值______(填“偏大”或“偏小”)。2.5偏小五、课堂小结本节系统梳理了电能转化与能量守恒的核心内容：闭合电路欧姆定律‌：掌握公式（E=U外+U内），理解电源电动势与内、外电压的关系，结合实验验证（如伏安法测电源电动势和内阻）；电能与功率‌：熟练计算电功（W=UIt）、电功率（P=UI），区分纯电阻与非纯电阻电路； 能量守恒‌：通过实例（如电动机、充电过程）分析电能与机械能、化学能的转化，总能量保持不变。实验重点：通过测量数据验证闭合电路欧姆定律，强化误差分析与图像处理能力。本章内容，你掌握了哪些知识，还有那些疑惑？