12.1 电路中能量的转化 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

12.1电路中能量的转化 （第1课时） 【学习目标】 1. 通过实例分析，理解电能转化为其他形式能是通过电流做功来实现的，加深对功与能量转化关系的认识。 2. 2.通过推导电功公式和焦耳定律，理解电功、电功率和焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中相关现象。 3. 3.从能量的转化和守恒角度分析非纯电阻电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。 4. 4.联系生活中的电风扇、电动机等电器设备，体会能量转化与守恒思想，增强理论联系实际的意识。 【学习任务一：电功和电功率】 一、电功和电功率 1．电功 (1)电功是指电路中 对定向移动的 所做的功， 做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程． (2)电功的计算公式：W＝ .单位： ，符号为 . 常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝ J. 2．电功率 (1)定义：电流在一段电路中所做的功与 之比． (2)公式：P＝＝ .单位： ，符号为 . (4)意义：表示电流做功的 ． 【学习任务二：焦耳定律】 1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的 跟电流的二次方成 ，跟导体的电阻及通电时间成 比． (2)表达式：Q＝ . 2．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量称为 ． (2)表达式：P热＝ . (3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量． 巩固练习 1、两电阻的电流I和电压U的关系如题图所示，可知两电阻串联时的功率之比等于（　　） A． B．3:1 C． D．1:3 2、电阻R1、R2按图示方法接入电压恒定的电源上，闭合电键后保持R1的阻值不变，改变R2的阻值，则关于R1消耗的功率P1的说法正确的是（　　） A． R2增大，P1增大 B．R2增大，P1减小 C．R2减小，P1减小 D．R2减小，P1不变 3．如图所示是电饭锅的电路图，是定值电阻，是加热用的电热丝。电饭锅工作时有两种状态，当自动开关S闭合时为锅内的水烧干以前的加热状态；当自动开关S断开时为水烧干后的保温状态。若要使在保温状态下的功率是加热状态的一半，不考虑电阻随温度的变化，则、的电阻值之比为（　　） A．1∶1 B． C． D． 4．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　） A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的热量一定越多 B．公式W=UIt适用于任何电路，而Q=I2Rt只适用于纯电阻电路 C．热功率P热=I2R=适用于任何电路 D．焦耳定律Q=I2Rt适用于任何电路 5.有一台电风扇额定工作电压为 220V，额定电功率为 50W，线圈电阻为 0.4Ω，电风扇接入电压为 220V 的电路中，关于它每分钟产生的热量是多少，有四位同学计算如下，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 6．机器人的使用开拓了我们的视野，延伸了我们的肢体，大大提高了我们的工业效率。如图，一款微型机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在一直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，下列说法正确的是（　　 ） A．电动机消耗的电功率为 B．电动机消耗的电功率为UI C．流过电动机的电流与其两端电压的关系满足 D．电动机的线圈发热功率为 7. 一台电动机，线圈的电阻是为0.4Ω，当它两端所加的电压是220V时，通过的电流是5A 。 （1）我们通过欧姆定律计算出线圈的电流是550A ，为什么有这样的差别？ （2）这台电动机发热的功率和对外做功的功率各是多少？ （3）如果电动机被卡，不再转动，试计算其产生的电热功率。 12.1电路中能量的转化 （第2课时） 【学习任务三：电路中的能量转化】 1．纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。在纯电阻电路中，由于W＝Q，I＝，所以有P＝UI＝I2R＝. (2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能。 2．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＝ . (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率，P热＝ . (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＝ (4)电动机的效率：η＝×10