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

第十二章 电能 能量守恒定律　 第1节 电路中的能量转化 人教版 高中物理必修三 1 素养目标 2 新课导入 3 新课讲解 4 课堂小结 5 当堂小练 目录 CONTENTS 素养目标 物理观念 电功、电热、电功率和焦耳定律。 科学思维 采用对比法理解电功与电热的区别与联系。 科学探究 能从能量的转化角度推导焦耳定律。 科学态度与责任 了解科学技术与社会环境的关系，具有节约能源的意识 3 新课导入 电能转化为其它形式的能 电流做功 电动机通电时把电能转化为机械能； 电热水壶通电时，电能转化为内能； 手机电池充电把电能转化成化学能； 4 新课讲解 电功和电功率 1.电功 实质： 等于恒定电场对自由电荷的静电力在这段电路中做的功 公式： 意义： 电功是电能转化为其他形式的能的量度 适用一切电路 5 新课讲解 1.电功 （5）标量,单位： J 1kWh=3.6×106J （6）测量方法：电能表、伏安法等。 （4）决定因素：电功与通过用电器的电量（通过用电器的电流和通电时间）和用电器两端的电压成正比。 电功和电功率 6 新课讲解 2.电功率 电功和电功率 定义： 电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值 公式： 单位： 瓦特（W） (1kW=103W) 意义： 电功率表示电流做功的快慢 7 新课讲解 电功和电功率 实际电压:用电器实际工作时的电压 实际功率:用电器在实际电压下的功率 额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压） 额定功率:用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率） P额是个定值，P实是个变值，P额≥P实 . 8 新课讲解 焦耳定律 1.原理 导体中有电流通过的时候，导体要发热，这种现象叫做电流热效应，产生的热量叫电热 2.电热的实质 电热的实质是电能通过电流做功转化为内能 9 新课讲解 焦耳定律 3.焦耳定律：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积。 4.热功率：单位时间内的发热量 （专指电流发热的功率） 10 新课讲解 焦耳定律 5.焦耳定律的微观解释 电流通过导体时，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的作用下获得的动能不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。 11 新课讲解 焦耳定律 12 新课讲解 焦耳定律 13 新课讲解 电路中的能量转化 1.纯电阻电路：只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯等．服从欧姆定律 W＝Q UIt＝ I2Rt P电＝P热 UI＝ I2R 14 新课讲解 电路中的能量转化 2.非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．消耗的电能不全部转化为热能。 不服从欧姆定律。 15 新课讲解 电路中的能量转化 纯电阻电路: 电能 → 内能 Q I2Rt W IUt = I=U/R 非纯电阻电路: 电能 → 内能和其它形式的能 W W其+Q IUt I2Rt I＜U/R 说明欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ ＞ 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! 指转化为内能的那部分电能! R M 16 新课讲解 电路中的能量转化 纯电阻电路: 非纯电阻电路: I=U/R 电功 = 电热: W= IUt = =I2Rt U2t/R 电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热 I＜U/R 电功：W= IUt 电热：Q=I2Rt 电功率：P = IU 热功率：P热=I2R R M =Q 17 新课讲解 电路中的能量转化 1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI 2．输出功率：电动机做有用功的功率； 3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热； P热＝I2r 4．功率关系：P总＝P出＋P热 5．电动机的效率： 电动机问题 18 新课讲解 电路中的能量转化 电功与电热的计算公式比较: 19 课堂小结 《思维导图·电势能和电势》 电路中的 能量转化 电功率 P=UI 做功的快慢 电功 W=UIt （适用于一切电路） 焦耳定律 电热：Q=I2Rt 热功率：P热=I2R 能量 转化 P电=P机+P热 20 当堂小练 1.电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干以后的保温状态。图是电饭锅的电路图，R1 是电阻，R2 是加热用的电阻丝。 （1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。 （2）要使电饭