第1节 电路中的能量转化-2022-2023学年高一物理同步精品备课教案（人教版2019必修第三册）

第1节　电路中的能量转化(学案) 学习目标　 1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系. 2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系． 一、电功和电功率 1．电功 (1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的 在做功．电能转化为其他形式的能，是通过 来实现的． (2)电功的计算公式：W＝ . 单位： ，符号为J. 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“ ”，1 kW·h＝ J. 2．电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电 之比． (2)公式：P＝＝ . (3)单位： ，符号为 . (4)意义：表示电流做功的 ． 二、焦耳定律 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟导体的 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)公式：P热＝I2R. 三、电路中的能量转化 1．电动机消耗的功率P电＝ . 2．电动机线圈电阻上的热功率P热＝I2R. 3．电动机输出功率P机＝UI－I2R. 一、电功和电热的理解 导学探究　电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？ 例1 (多选)对电功及焦耳定律公式的理解正确的是(　　) A．焦耳定律适用于一切电路的焦耳热的求解 B．电功公式W＝UIt、焦耳定律公式Q＝I2Rt都适合于任何电路，因此W一定等于Q C．非纯电阻电路中的电功可能等于焦耳热 D．电功的另一表达式W＝t只适用于纯电阻电路 针对训练1 如图所示，一幢居民楼里住着生活需求各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电风扇等．停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是(　　) A．P＝I2R B．P＝ C．P＝IU D．P＝I2R＋ 二、纯电阻电路中功率的分配与计算 1．在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝. 2．串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 ＝ ＝ 总功率 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn 3.额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的电功率叫作额定功率．当实际电压达到额定电压时，实际功率等于额定功率． (2)为了用电器不被烧毁，实际功率不能大于额定功率． 例2 (2022·广州·模拟)定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω，在电路中允许消耗的电功率的最大值分别为10 W、10 W、2 W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为(　　) A．22 W B．12 W C．15 W D．16 W 针对训练2　(2022·广东·期中)把相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节滑动变阻器使灯泡均正常发光，两电路所消耗的电功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论正确的是(　　) A．P甲＝3P乙 B．P甲>3P乙 C．P乙＝3P甲 D．P乙>3P甲 三、非纯电阻电路功率的分析与计算 1．电动机的功率和效率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率，P电＝UI. (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2R. (3)电动机的输出功率是电动机将电能转化为机械能的功率P出＝P机． 三者关系为：P电＝P热＋P机 (4)电动机的效率：η＝×100%＝×100%＝×100%. 2．串、并联电路的总功率 (1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋Un)I＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn (2)并联电路：P总＝UI总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋In)＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn 从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和． 例3 (2022·九江·月考)有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；把它接入2 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1 A. (1)求这台电动机的内阻； (2)求电动机正常工作时的输出功率； (3)如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率为多大？ 针对训练3　小型直流电动机(其线圈内阻为r＝1 Ω)与规格为“4 V　4 W”的小灯泡并联，再与阻值为R＝5 Ω的电阻串联，然后接至U＝12 V的电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，求： (1)通过电动机的电流； (2)电动机的输出功率P出； (3)电动机的效率． (建议用时