第12章 第1节 电路中的能量转化（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版）

第十二章　电能　能量守恒定律 第1节　电路中的能量转化 [学习目标]　1.从电能向其他形式能的转化理解电功、电功率，了解电功和能量转化的关系(物理观念).2.理解焦耳定律的物理意义，了解焦耳定律在生活、生产中的应用(科学态度与责任).3.从能量的转化和守恒的角度分析电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路(科学思维)． 知识点一　电功和电功率 1．电功 (1)公式：W＝qU＝__UIt__. (2)单位：在国际单位制中功的单位是　焦耳　，符号为J，常用的单位还有：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J. (3)实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功．电荷的__电势能__减少，其他形式的能增加． (4)意义：电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，表明就有多少电能转化为其他形式的能，即电功是电能转化为其他形式的能的量度． 2．电功率 (1)定义：单位时间内电流所做的功，等于这段电路两端的电压U与通过这段导体的__电流I__的乘积． (2)公式：P＝＝__UI__. (3)单位：__瓦特__，符号为W(国际单位制)，常用的还有千瓦(kW )，1 kW＝1 000 W. 知识点二　焦耳定律 1．电热：由于导体有电阻，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__. 4．热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率．热功率即电能转化为内能的功率，即P＝＝I2R. 知识点三　电路中的能量转化 电动机的三个功率及关系 消耗的 电功率 电动机的总功率．由电动机所在电路的电流和其两端电压决定，即P电＝UI. 输出的 功率 电动机对外做功转化为机械能的功率，P机＝ P电－P热＝UI－I2R. 发热的 功率 电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热＝I2R. 三者关系 P电＝P机＋P热. 1．判断下列说法的正误． (1)电流做的功越多，电功率越大．(　　) (2)电功公式W＝UIt适用于任何电路．(　　) (3)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热．(　　) (4)电热的表达式Q＝I2Rt适用于任何电路．(　　) 答案　(1)×　 (2)√　 (3)×　 (4)√ 2．手机电池在供电过程中，电池内发生了化学变化，将化学能转化为________；某型号手机电池板的铭牌上标有“1 000 mA·h”字样，已知其充电电压为3.8 V，若该手机电池板需1 h完成充电，则所消耗的电能为________kW·h. 答案　电能　　0.003 8 考点一　电功和电热 【例题1】 在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V．求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻． 思维导引：根据题意，列出适当的电功公式，代入数据，准确求解． 解析 当电流表和电压表的示数为0.5 A和1.0 V时，电动机停止转动，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值为r＝＝ Ω＝2 Ω， 当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0 A和15.0 V，则电动机的总功率为 P总＝U2I2＝15.0×2.0 W＝30.0 W， 线圈电阻的热功率为 P热＝Ir＝2.02×2 W＝8.0 W， 所以电动机的输出功率为 P出＝P总－P热＝30.0 W－8.0 W＝22.0 W. 答案　22.0 W　2 Ω 求解电动机问题的一般步骤 【变式1】 如图所示的电路中，电炉电阻R＝10 Ω，电动机线圈的电阻r＝1 Ω，电路两端的电压U＝100 V，电流表的示数为30 A．求通过电动机的电流和通电1 min电动机做的有用功． 解析 题图中的两个支路分别为纯电阻电路(电炉)和非纯电阻电路(电动机)． 在非纯电阻电路中，电功大于电热，两者的差值才是有用功．通过电炉的电流I1＝＝ A＝10 A， 通过电动机的电流I2＝30 A－10 A＝20 A； 电动机的总功率P＝UI2＝100×20 W＝2×103 W， 因发热而损耗的功率P热＝Ir＝400 W， 电动机的有用功率P有＝P－P热＝1.6×103 W， 电动机通电1 min做的有用功 W＝P有t＝1.6×103×60 J＝9.6×104 J. 答案　20 A　9.6×104 J 考点二　串、并联电路中电功率的计算 【例题2】 额定电压都是110 V，额定功率PL1＝100 W、PL2＝40 W的两盏电灯，若接在电压