12.1 电路中的能量转化 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册

本文围绕高一物理必修三《电路中的能量转化》展开，核心知识点包括电功、电功率、焦耳定律及电路能量转化。承接电学基础，为后续复杂电路学习奠基。通过自主学习、合作探究等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 该设计创新点在于紧密结合生活实例，采用问题驱动教法。从学生层面看，能提升其分析解决实际问题能力；对教师而言，提供了清晰授课框架；课堂效果上，增强互动，有效突破教学难点。

高一物理必修三12.1《电路中的能量转化》导学案 自主学习 1.电能转化为其他形式的能量是如何实现的？ 2.电流做功的实质是什么？这个过程中电荷的电势能如何变化？ 3.电路中电流做功如何表示？电功率的定义及定义式？ 4.焦耳定律的内容 5.P=UI的适用范围？P=I2R的适用范围？ 6.电流对电动机做工的过程中，电能转化为什么形式的能量？ 一、电功和电功率 1、电流做功的实质是导体中的恒定电场对自由电荷的在做功。电能转化为其他形式的能,是通过电流做功来实现的。 (2)电功的计算公式:W= = = 。 单位: ,符号为J。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通电 之比。意义:表示电流做功的 。 (2)公式:P== 。单位:瓦特,符号为 。 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= 。 2.热功率定义: 时间内的发热量称为热功率。公式:P热= 。 三、电路中的能量转化 1.电动机工作时的能量转化 (1)能量关系:电动机从电源获得的能量一部分转化为 能,还有一部分转化为 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= ,P损= 。 2.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 能,还有一部分转化为内能。 合作探究 1.电饭锅工作时有两种状态，一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，如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）要使电饭锅在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1：R2应该是多少？ 2.四个定值电阻连成如图所示的电路，RA、RC的规格为“10V 4W”，RB、RD的规格为“10V 2W”，请按消耗功率大小的顺序排列这四个定值电阻，并说明理由。 3.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图，其中电动机内电阻，电路中另一电阻，直流电压，理想电压表示数，电动机正以匀速竖直向上提升某重物，g取，下列判断正确的是( ) A．通过电动机的电流是 B．输入电动机的电功率是 C．电机的输出功率是 D．重物的质量是 达标检测 1.(电功率)如图所示,某家庭有电炉、微波炉、洗衣机、电风扇等家用电器。停电时,用欧姆表测得A、B间电阻为R;供电后所有电器均使用,测得A、B间电压为U,进线电流为I,则该户用电的总功率为 (　　) A.P=I2R B.P=UI C.P= D.P=I2R+ 2.(串、并联电路)把6个相同的电灯接成如图甲、乙所示两电路,通过调节供电电压与滑动变阻器R1、R2的阻值,使两组电灯均能正常发光,并且两电路消耗的总电功率也相同,则R1、R2大小满足(　　) A.R2=9R1 B.R2=6R1 C.R2=3R1 D.R1=R2 3.(机械功率)(多选)某小城“微公交”是一种新能源的电动汽车,其电源的铭牌上标有“48 V　120 A·h”字样。假设正常工作时电源的输出电压为48 V,额定输出功率为1.2 kW。由于电动机发热造成损耗(其他损耗不计),电动汽车的效率为80%。则下列说法正确的是(　　) A.电动机额定电流为2.5 AB.电动机的内阻为0.384 Ω C.电池充满电时储能5 760 JD.保持额定功率行驶的最长时间为4.8 h 4.(电热)微型玩具电风扇的直流电动机线圈电阻为1 Ω,当加在电动机两端的电压为2 V时,通过电动机的电流为0.8 A,若通电时间为10 s。 (1)电动机消耗的电能;(2)电流通过线圈产生的热量;(3)这段时间电动机把多少电能转化为机械能? 巩固练习 1．如图所示，电路中有三个电阻，已知，则电路工作时，的功率之比为（　　） A． B． C． D． 3．如图所示为某品牌电饭煲和洗衣机的铭牌，根据铭牌上提供的信息，下列说法正确的是（   ） A．电饭煲的额定电功率为110W，洗衣机的额定电功率为1100W B．电饭煲的电阻为，洗衣机的电阻为 C．正常工作时，电饭煲1min内消耗的电能为 D．正常工作时，洗衣机1min内消耗的电能为 6．如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（　　） A．充电宝输出的电功率为 B．手机电池产生的焦耳热为 C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池储存的化学能为 8．如图是某款理发用的电吹风的简化电路图，它主要由电动机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 B．电动机的电阻为 C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒消耗的电能为1000J D．当电吹风吹热风时，电动机每秒消耗的电能为1120J 17．如图电路，电动机M与电阻R串联，电动机的电阻r=2Ω，电阻R=10Ω。当外加电压U=200V时，理想电压表示数为UV=150V。试求： (1)通过R的电流； (2)电动机输出的机械功率。 18．一台小型电动机在电压下正常工作，用此电动机提升重为的物体时，在内使该物体在竖直方向上匀速上升了，上述过程中，通过电动机的电流为，求： (1)电动机输出的机械功率； (2)电动机线圈的电阻。 19．如图所示的电路中，电源输出电压U。恒定，定值电阻r的阻值为5Ω，L为标有“3V，1.5W”的小灯泡，滑动变阻器的总阻值为30Ω，总长度为l，当滑动变阻器的滑动触头P位于距a端处时，灯泡L恰能正常发光，此时理想电压表的示数为23V。求： (1)电源的电压； (2)此时电阻消耗的功率。 巩固练习参考答案 1．C 2．C 3．D 4．A 17．（1）I=5A（2）P机=700W 18．（1）P机= 2.2W（2）R=5Ω 19．（1）U=27V （2）P=3.2W 学科网（北京）股份有限公司 $$