12.1 电路中的能量转化 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

高二物理必修三12.1电路中的能量转化导学案1 学习目标： 1．理解电功与电场力对自由电荷所做的功的关系，理解电功的公式，能进行有关的计算。 2．理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算，知道电功率和热功率的区别和联系。 3．从能量的转化和守恒角度分析电路中的能量转化，理解电功和电热的区别和联系。 学习过程： 阅读教材79页“电功和电功率”标题下的内容，认真思考并回答以下问题： 日常生活中，我们经常要用到各种家用电器，比如用电熨斗熨衣服，用电热水器烧水，用电风扇吹风等。请同学们思考： 电灯将________转化为___________。电炉将________转化为___________。 电动机将________转化为__________。电解槽将________转化为_________。 如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I。 在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q= 。 这相于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场力做了功。电场力做功的功率是 。 总结如下： 1．电功W= ；单位： ；物理意义： 。 电流做功不一定只转化为一种其它形式的能量，电功W指的是电能转化为各种形式能量的___________。 2．电功率P= ；单位： ；物理意义： 。 3．额定功率和实际功率 用电器铭牌上所标称的功率是_______________，用电器在实际电压下工作的功率是_______________。 用电器只有在 电压下工作实际功率才等于额定功率。 阅读以下材料，结合教材80页“焦耳定律”标题下内容，思考以下问题： 材料一：大量实验证明，当电流通过导体时，由于定向移动自由电荷与导体原子的碰撞，总会有一部分电能转化为导体的内能，使导体温度升高，这就是电流的热效应。 ——百度百科 材料二：24岁时，焦耳开始对通电导体放热的问题进行深入的研究。他把父亲的一间房子改成实验室，一有空便钻到实验室里忙个不停。焦耳把实验做了一次又一次，大量数据使焦耳发现：电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。 ——《科学家焦耳的故事》 讨论：焦耳定律的具体内容是 ；请写出电热和热功率的公式分别是 、 ；公式的适用条件是 。 例：一个电动机，线圈电阻是0.4Ω，当它两端所加的电压是220V时，通过的电流是5A。这台电动机消耗的电功率是多少？热功率是多少？机械功率是多少？ 总结：电流通过电动机或正在充电的电池时，电流做功W= ；功率P= ；电流做功产生的电热Q= ；热功率PQ= 。 例：关于四个公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝；④P＝，下列叙述正确的是（　　） A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B．公式②③适用于任何电路的电功率的计算 C．公式①②③适用于任何电路的电功率的计算 D．以上均不正确 针对训练：电炉通电后，电炉丝热得发红，而跟电炉连接的铜导线却不那么热，这是因为(　) A．通过铜导线的电流小，所以它消耗的电能也较少 B．电炉丝和铜导线消耗的电能相同，但铜导线散热快，所以就不那么热 C．通过电炉丝的电流大，所以它消耗的电能较多 D．铜导线电阻较小，所以它消耗的电能较少 巩固练习： 1. 关于电功，下列说法正确的是（ ） A.电功的实质是静电力所做的功 B.电功是其他形式能量转化为电能的量度 C.静电力做功使金属导体内自由电子运动的速率越来越大 D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等 2. 一台1.5匹变频空调预设为16 ℃时平均功率为1 100 W,预设26 ℃时平均功率为600 W。学校寝室每晚有200台该型号的空调工作,设定温度都由原来的16 ℃改为26 ℃,则一个月内学校夜间节约的电能最接近下列哪个数据(　　) A.20 kW·h　　　 B.3×102 kW·h C.2×104 kW·h　　　 D.3×106 kW·h 课后作业： 1. 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(　　) A．电流做功越快，电功率越大，电路中产生的焦耳热一定越多 B