第12章 第1节 电路中的能量转化（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第1节　电路中的能量转化 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。 2．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 1.通过实例分析，理解电能转化为其他形式的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．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。 1.能用焦耳定律解释生产、生活中的相关现象。 2．联系生活中的电风扇、空调、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。 [对应学生用书P97] 1．(物理与生活)电吹风工作时将电能转化为内能和机械能，电熨斗将电能转化为内能。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)电功W＝U-It可以用来计算所有电路中电流所做的功。(　　√　　) (2)电热Q＝I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。(　　√　　) (3)电动机是非纯电阻用电器，所以在任何情况下，都不能将电能全部转化为内能。(　　×　　) (4)三个公式P＝U-I、P＝I2R、P＝没有任何区别，它们表达相同的意义，所以三式中P都是电功率。(　　×　　) 2．(知识拓展)公式“P＝”和“I＝”在纯电阻电路和非纯电阻电路的应用上有什么不同？ 提示：对纯电阻电路，电功率或电热功率都可用“P＝”来求，可以用公式“I＝”求电流；对非纯电阻电路，不能直接用“P＝”和“I＝”来求功率和电流。 一、电功和电功率 1．电流做功与能量转化：电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。 2．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。 3．电功 (1)定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。 (2)公式：W＝U-It。 (3)单位：国际单位是焦耳，符号是 J。 4．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。 (2)公式：P＝＝U-I。 (3)P＝U-I公式表示，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。 (4)单位：国际单位是瓦特，符号是W。 二、焦耳定律 1．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。 2．表达式：Q＝I2Rt。 3．热功率 (1)定义：单位时间内的发热量称为热功率。 (2)表达式：P＝I2R。 (3)物理意义：表示电流发热快慢的物理量。 三、电路中的能量转化 (1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。 (2)功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝U-I，P损＝I2R。 3．电池充电时的能量转化：电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。 [对应学生用书P98] 探究点一___对电功和电热的理解 1．电功和电功率：W＝U-It是电功的计算式，P＝U-I是电功率的计算式，适用于任何电路。 2．电热和热功率：Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率。 3．电功和电热的关系 (1)在纯电阻电路中： ①电功和电热相等，W＝Q＝U-It＝t＝I2Rt； ②电功率和热功率相等，P电＝P热＝U-I＝I2R＝； ③欧姆定律成立，由U-It＝I2Rt得：I＝。 (2)在非纯电阻电路中： ①电功大于电热，W＝Q＋W其他，电功只能用W＝U-It计算，电功率只能用P＝U-I计算； ②电热只能用Q＝I2Rt计算，热功率只能用P＝I2R计算； ③欧姆定律不成立，由U-It>I2Rt得：U>IR。 4．额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额，且P额＝U额I额。 (2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了用电器不被烧毁，要求实际功率不能长时间大于其额定功率。 【例1】 (多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法正确的是(　　　　　) A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B．W＝U-It适用于任何电路，而W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路 C．在非纯电阻电路中，U-I>I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 BCD　解析：电功率公式P＝，表示电功率越大，电流做功越快。对于一段电路，有P＝IU，I＝，焦耳热Q＝Rt，可见Q与P、U、t、R都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误；W＝U-It是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝、W＝I2Rt＝t只适用于纯电阻电路，B正确；在非纯电阻电路中，W＝Q＋W其