12.3 能量转化的方向性 课件 -2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第三册

12.3能量转化的方向性 各种形式的能量可以相互转化。如图12-10所示是-辆行驶中的蒸汽机车，燃料燃烧将化学能转化为内能，蒸汽机再将内能转化为机械能。在吸热化学反应中，内能转化为化学能;在发电机和电动机中，电能和机械能相互转化;照明灯发光时，电能转化为光能;电池充放电时，化学能和电能相互转化。利用能源本质上就是利用能量的转化过程。 电能的产生及其使用包含了哪些能量转化过程? 能量转化过程是否会产生或损失能量? 4 在学习机械能守恒定律时我们知道，在只有重力和弹力做功的情况下物体的动能和势能可以相互转化，而两者之和即总机械能保持不变。人们根据积累的经验和大量的生产实践、科学实验发现，不只是机械能守恒，在任何能量转化过程中能量的总量都不变。这就是能量守恒定律( law of conservation of energy ):能量既不会凭空产生，也不会凭空消失;只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，或者从物体的一部分转移到其他部分;在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 能量守恒定律的发现是科学史上的重大事件。人们曾经认为互不相关的各种现象，如力学的、热学的、电磁学的、光学的、化学的、生物学....... 都能通过能量守恒定律联系起来，把表面上不同的各类运动统一在同一个自然规律之中。恩格斯把能量守恒定律与细胞学说、生物进化论一起列为 19世纪的三大发现。能量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，一切现象都遵循这一定律。 直到现在，能量守恒定律仍然是我们研究自然科学强有力的工具。 一.电功与电功率 1.电功 ①定义：电流流过导体，电场力所做的功叫电功，用W表示。 ②表达式： 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。 ③单位：焦耳，简称焦，符号：J 常用单位：千瓦时，也叫度 符号：kW·h，1kW·h=3.6×106J ④物理意义：电功是电能转化成其 它形式的能的量度。 一.电功与电功率 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叫作电功率 ②表达式： 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单位：瓦特，简称瓦，符号：W 常用单位：千瓦，1kW=1×103W ④物理意义：表示电流做功快慢的物理量。 二.热功与热功率 1.热功（焦耳定律）：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。这个关系式最初是由焦耳通过实验直接得到的，物理学中就把它叫作焦耳定律。热功也叫电热是电路中产生的内能。 表达式： 2.热功率：电流发热的功率，表示单位时间内产生热量快慢的物理量。 表达式： 三.纯电阻电路与非纯电阻电路 1.纯电阻电路：只含电阻、热得快、 白炽灯、电炉、被卡住的电动机等 元件的电路。 电流做功特点：电能全部转化为导体的内能。电功W等于热功Q。 R 电功 电热（内能） 100% 三.纯电阻电路与非纯电阻电路 2.非纯电阻电路：含电动机、电风 扇、电解槽、正在充电的电池等元 件的电路。 电流做功特点：电能除了转化为内能之外，还转化为机械能或化学能。电功W大于热功Q。 M 电功 电热（内能） 部分 部分 其它能(机械能功化学能) 结论1.在通电电流和通电时间相同的条件下，电阻越大，电流产生的热量越多. 结论2.在电阻和通电时间相同的条件下，电流越大，电流产生的热量越多. 结论3.在通电电流和电阻相同的条件下，通电时间越长，电流产生的热量越多. 实验结论： 公式推导： 电能全部转化为内能： Q=W=IUt 欧姆定律：U=IR Q=I2 R t 1.焦耳定律内容： 电流通过电阻产生的热量跟电流的二次方成正比，跟电阻值成正比，跟通电时间成正比. 2.焦耳热： 电流通过电阻而产生的热量称为焦耳热 3.热功率： 电阻通电时所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值叫做热功率P热=Q/t=I2R 你是否还能举出几种生活中的电热器？ 在有些情况下，产生的焦耳热对机器是有害的，因此要通过增加表面积来及时散热 $