第一节 电路中的能量（教学课件）物理粤教版必修第三册

第一节 电路中的能量 粤教版（2019）高中物理必修第三册 第五章 电能与能源的可持续发展 @HY 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 烧水壶通电时， 电能转化为内能； 电动机通电时， 电能转化为机械能； 蓄电池充电时， 电能转化为化学能。 在电路中使用不同的用电器，往往会有不同的能量转化。回顾生活中用过的用电器，说明用电器将电能转化成怎样的能量 电场力 思考：用电器工作时，电能转化为其他形式能。是什么力做功？ 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 电功：电场力对自由电荷所做的功，也叫电流做的功，简称电功。 根据功能关系，电功的大小等于被消耗的电能。 情境：如图所示，假设在一段导体两端加上电压U后，导体内的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成电流I。 【思考】 （1）在时间t内，通过此导体任意横截面的电量是多少？ （2）在时间t内，电场力做了多少功？ （3）电流通过导体做的电功与什么因素有关？ 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 2.表达式：W = UIt 3.单位：国际单位制：焦耳 简称 焦（J） 常用单位有：千瓦时（kW·h），俗称“度” 　1kW·h＝3.6×106J 4.物理意义：电功是电能转化为其他形式能的量度。 1.定义：电场力对自由电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。 电功： 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 电炖锅上有两个档位，分别是快炖和慢炖，这两个档位的本质区别是什么呢？这位同学说两个档位的电功不同，这种说法正确吗？ 区别：反映电流做功快慢不同 电功率 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 电功率： 物理意义：电功率表示电流做功的快慢． 单位：国际单位制：瓦（W），常用单位：千瓦（kW），1kW=1000W 电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫做电功率 表达式： （任何电路） （比值定义法） W=UIt P=UI =UI 定义： 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 电流通过纯电阻元件产生的热量与哪些因素有关？ 实验数据表明：电流通过电阻元件产生的热量Q与电流I、电阻R和时间t有关。 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 1、内容：电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比，与导体的电阻及通电时间成正比。 2、表达式：Q=I2Rt 3、热功率：一段电路因发热而消耗的功率。 4、热功率表达式：P热=Q/t=I2R 焦耳定律适用条件: Q=I2Rt是电热的定义式，可求任何电路中电流通过电阻R时产生的热量（电热）。 热功率的实质：电能转化为内能的那部分功率。 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 电吹风机消耗电能和产生热量相等吗？ 电吹风机 P ≠P热 电吹风机消耗的总电能 电能转化为内能的那部分能量 电功 焦耳定律 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 电热水壶消耗电能和产生热量相等吗？ 电热水壶 P =P热 电热水壶消耗的总电能 电能全部转化为内能 电功 焦耳定律 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 p=UI 和 p＝I2R 两式的意义相同吗？ 两者的数值在什么条件下相等？ 电功和电功率 闭合电路能量 焦耳定律 新课引入 1.电源提供的电功率为＿＿； 2.外电路上消耗的电功率为＿＿＿； 3.内电路上消耗的电功率为＿＿＿； 4.闭合电路中的功率关系为＿＿＿； 【说明】 ①闭合电路中的功率关系反映了电能与其他形式的＿＿＿＿关系； ②电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的＿＿。 E r R K 内电路 外电路 EI U外I U内I EI＝U外I+ U内I 能量转化 能力 例题：我国大部分电器的额定电压是220 V。 （1）一台电动机的线圈电阻R1=0.2 Ω，正常工作时通过的电流 I1=20 A，求每秒电流所做的功及线圈上每秒内产生的热量。 （2）电饭煲正常工作时的电流 I2=5 A，其发热盘的电阻R2=40Ω，其消耗的电能大部分转化为哪种能？ 1．(多选)甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法正确的是(　　) A．甲灯的实际功率一定总是40W B．将乙灯接入110V电路中，它的 额定功率仍为60W C．两灯均正常发光时，甲灯灯丝 电阻较大 D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少 甲　　　　　　　乙 课堂练习 BC 2．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要是由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风，下列说法正确的是(　　) A．电热丝的电阻为55Ω B．电动机线圈的电阻约为403Ω C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1000J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1000J A 课堂练习 3．如图所示，直线A为电源的U-I图线，直线B为电阻R的U-I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是(　　) A．4W，8W　　　　　 B．2W，4W C．4W，6W D．2W，3W C 课堂练习 4．(新情境题，以“机器人”为背景，考查电功) 扫地机器人是智能家用电器的一种，正逐渐进入我们的生活。如图所示是一款集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人，已知其质量为3kg，它与地面的有效接触面积为0.01m2。 问题：若该机器人工作时功率为75W，在10s内沿 直线匀速清扫的距离为5m。扫地机器人在工作时， 将什么能转化为什么能？机器人做的功是多少？ (g取10N/kg) 课堂练习 [解析]　扫地机器人在工作时，将电能转化为机械能。 机器人在10s内所做的功为 W＝Pt＝75×10J＝750J。 [答案]　见解析 $$