第3节 电功与电热-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（鲁科版）

该高中物理课件聚焦电功、电功率、焦耳定律及纯电阻与非纯电阻电路，通过“链接实景”用生活用电器提问能量转化导入，衔接恒定电流基础，构建从概念到应用的知识支架。 其亮点在于以合作探究（如电动机效率计算）培养科学思维，结合电热水器等实例渗透科学态度与责任，帮助学生提升解题与实际应用能力，为教师提供结构化教学资源，提高教学效率。

第3节　电功与电热 　　　　 第3章　恒定电流 核心素养目标 物理观念 知道电功与电功率的概念，了解电热、热功率，知道焦耳定律，并能解释生产、生活中的电热现象等问题。 科学思维 理解焦耳定律并会用Q＝I2Rt计算电热，能够对纯电阻电路和非纯电阻电路进行电功与电热的计算，提高解题能力。 科学态度与责任 了解科学技术与社会环境的关系，体会电能的使用对人类生活和发展的影响，培养自觉保护环境的行为习惯。 新知导学　夯实基础 1 合作探究　素能提升 2 随堂演练　对点落实 3 内容索引 课时测评 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 新知导学　夯实基础 返回 一、电功和电功率 1．电功 (1)自由电荷在______力的作用下定向运动而形成电流，______力对自由电荷做的功，称为电功。 (2)公式：如果电路两端的电压是U，电流为I，在时间t内电流做的功W＝______。 2．电功率 (1)定义：__________内电流所做的功就叫作电功率。 (2)用公式表示为：P＝＝_____，单位：__________。 知识梳理 电场 电场 UIt 单位时间 UI 瓦特(W) 二、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量与______的二次方成正比，与导体的______及通电时间成______。 2．公式：Q＝______。 3．单位：焦耳，简称焦，符号J。 电流 电阻 正比 I2Rt 三、身边的电热 1．电流热效应的应用 如电热水器、电饭锅、电刻笔、电焊等都是利用电流的________工作的。 2．电流热效应的危害 如果插头和插座之间、电线连接处接触不良会迸出火花。在输电线路中由于电热，降低电能的传输效率，电流______，散热不好，还会烧坏电线的绝缘层，引起漏电、触电等事故。 热效应 过大 1．判断正误 (1)千瓦时(kW·h)是电功的常用单位。1 kW·h＝3.6×106 J。 (　　) (2)电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能。 (　　) (3)电功率越大，电流做功一定越快。 (　　) (4)任何电路都有W＝Q，即UIt＝I2Rt。 (　　) (5)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。 (　　) 自主检测 √ √ √ × × 返回 2．链接实景 现代生活中随处都可以见到各种用电器，如电灯、电风扇等。那么你知道这些用电器中的能量是通过什么途径转化的吗？   提示：通过电流做功来实现，即导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。 合作探究　素能提升 返回 师生互动 知识点一　电功和电功率　电热和热功率   1．如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，电场力做功是多少？   提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量为q＝It，根据静电力做功的公式W＝qU可得W＝UIt。 2．千瓦时是电功的单位还是电功率的单位？电能表是测量电路中消耗的电功率还是电功？ 提示：千瓦时是电功的单位；电能表是测量电路中消耗的电能。 1．对电功的理解 (1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做功。 (2)从能的角度看，电流做功过程是电能转化为其他形式的能的过程，电功的大小量度了电能的减少量，标志着电能转化为其他形式的能的多少。 (3)电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用。 要点归纳 2．对电功率的理解 (1)电功率P＝＝UI对任何电路都适用。 (2)额定功率和实际功率 ①额定功率：用电器正常工作所消耗的功率。 ②实际功率：用电器在实际电压下电流做功的功率。 3．电热和热功率 (1)电热的计算公式为Q＝I2Rt。 (2)热功率的计算公式为P热＝I2R。 (多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是 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＝UIt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，UI>I2R D．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路 例1 √ √ √ 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＝UI，I＝，焦耳热Q＝2Rt，可见Q与P、U、t都有关，所以P越大，Q不一定越大，A错误；W＝UIt是电功的定义式，适用于任何电路，而I＝只适用于纯电阻电路，B正确；在非纯电阻电路中，电流做的功＝焦耳热＋其他形式的能，所以W>Q，即IU>I2R，C正确；Q＝I2Rt是焦耳热的定义式，适用于任何电路，D正确。 　几个电学公式的适用范围 解答电流做功和电功率类的题目需掌握以下几个重要公式，并理清它们的意义及适用条件。 1．电功W＝UIt＝qU和P＝＝UI普遍适用； 2．I＝为电流的定义式，普遍适用； 3．I＝只适用于纯电阻电路。　　 规律总结 针对练1．(多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要t s，如果不考虑电热丝电阻受温度的影响，那么 A．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要2t s B．当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要4t s C．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要4t s D．当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要16t s √ √ 由公式Q＝t，煮沸一壶水所需的热量为Q＝t J。当电压变为原来的时，煮沸一壶水所需热量没变，因此时间要变为原来的4倍，即4t s，故A项错误，B项正确；当电压变为原来的时，时间要变为原来的16倍，即16t s，故C项错误，D项正确。 针对练2．(多选)下列关于电功和电功率的说法中，正确的是 A．用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有关 B．电功是电能转化为其他形式能的量度 C．白炽灯正常工作时，实际功率等于额定功率 D．电功率越小，则电流做功越少 用电器的额定功率是它正常工作时的功率，其值是由用电器本身的结构决定的，与实际电流和实际电压无关，故A项错误，C项正确；功是能量转化的量度，电功是量度电能转化成其他形式能量的物理量，所以B项正确；电流做功的多少不仅与功率的大小有关，还与通电时间有关，D项错误。 √ √ 师生互动 知识点二　纯电阻电路和非纯电阻电路   如图所示，电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V　12 W”， 电动机线圈的电阻RM＝0.50 Ω。 (1)灯泡L上流过的电流是否可以用IL＝求解？为什么？ 提示：不可以，因为有电动机工作的电路不是纯电阻的电路。 (2)若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？ 提示：P＝IMUM＝(U－UL)＝12 W，P热＝RM＝2·RM＝2 W。 1．纯电阻电路与非纯电阻电路 (1)纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能。 (2)非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为机械能或化学能。 要点归纳 2．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较   纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转化情况 电功和电热的关系 W＝Q即UIt＝I2Rt＝t W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他 电功率和热功率的关系 P＝P热，即UI＝I2R＝ P＝P热＋P其他 即UI＝I2R＋P其他 欧姆定律是否成立 U＝IR，I＝成立 U>IR，I<不成立 (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40 W B．将乙灯接入110 V电路中，它的额定功率仍 为60 W 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 例2 灯泡的铭牌上标记的是额定电压和额定功率，当工作电压不是220 V时，灯泡的实际功率不再是额定功率，但额定功率不会随电压的变化而变化，A错误，B、D正确；由R＝可知，C正确。 √ √ √ 小明准备参加玩具赛车比赛，他想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动，分别将2次实验的有关数据记录在表格中。 (1)这只电动机线圈的电阻为多少？ (2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？ (3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？ (4)该玩具电动机正常工作时，电能转化为机械能的效率是多少？ 例3 电动机的电压/V 电动机工作状态 通过电动机的电流/A 0.2 不转动 0.4 2.0 正常转动 1.0 思路点拨： (1)这只电动机线圈的电阻为多少？ 答案：0.5 Ω　 电动机不转动时，是纯电阻电路，根据欧姆定律得 R＝ Ω＝0.5 Ω。 (2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？ 答案：1.5 W　 当电动机正常工作时 P机＝UI－I2R＝(2×1－12×0.5) W＝1.5 W。 (3)当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能是多少？ 答案：120 J　 当电动机正常工作1分钟时，电动机消耗的电能 E＝UIt＝2×1×60 J＝120 J。 (4)该玩具电动机正常工作时，电能转化为机械能的效率是多少？ 答案：75% 电能转化为机械能的效率 η＝×100%＝×100%＝75%。 针对练1．标有“220 V　40 W”的日光灯、电扇、电烙铁都正常工作5 min，它们产生的热量 A．一样多 B．日光灯最多 C．电扇最多 D．电烙铁最多 日光灯、电扇、电烙铁三者的电功相同，但电扇和日光灯都是非纯电阻电器，电功大于电热，而电烙铁是纯电阻电器，电功等于电热，D正确。 √ 针对练2．(多选)在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V。则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是 A．电动机的内电阻为2 Ω B．电动机的内电阻为7.5 Ω C．电动机的输出功率为30 W D．电动机的输出功率为22 W √ √ 当电动机不转动时，电动机消耗的电功率等于热功率，电压表与电流表示数的比值就是电动机的电阻，即R＝＝2 Ω，选项A正确，B错误；当电动机正常工作时，电动机的输出功率为P出＝U′I′－I′2R＝22 W，选项C错误，D正确。 　 返回 随堂演练　对点落实 返回 1．电功率的表达式有三个，P＝UI、P＝I2R、P＝，下列对这三个表达式的认识正确的是 A．P＝UI适合于纯电阻电路电功率的计算，对于非纯电阻电路不适用 B．P＝I2R适合于一切电路的热功率的计算 C．P＝适合于一切电路电功率和热功率的计算 D．三个公式各自的适用条件与电路的连接方式有关 √ 电路可分为纯电阻电路和非纯电阻电路，P＝UI对两种电路都适用，A错误；P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，B正确；P＝只适用于纯电阻电路的电功率和热功率的计算，C错误；P＝UI、P＝I2R、P＝的适用条件与电路的连接方式无关，D错误。 2．如图所示是饮水机的工作电路简化图，S是温控开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管电阻，R是与加热管串联的电阻。表格是从其说明书中摘录的一些技术数据。不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率。当S闭合时，饮水机的工作状态和R0的阻值是 A．加热，88 Ω B．加热，220 Ω C．保温，88 Ω D．保温，220 Ω √ 稳定电压 220 V 频率 50 Hz 加热功率 550 W 保温功率 22 W 由电功率公式P＝I2R和I＝可知，电压不变的条件下，电阻越小电流越大，功率越大。电源电压不变，当S闭合时，只有R0接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关S闭合时是加热状态。利用公式R＝，知R0＝ Ω＝88 Ω，A正确。 稳定电压 220 V 频率 50 Hz 加热功率 550 W 保温功率 22 W 3．手机长时间充电容易引发安全事故，许多学校为了安全和规范管理，禁止学生将手机带入校园，更不允许学生夜间在教室对手机进行充电。如图所示为某款充电器对手机进行充电的示意图，充电器的输出电压为5.0 V，手机锂电池的内阻r＝0.1 Ω。若充电过程手机处于关机状态，充电器的输出功率为5.0 W，则关于充电过程，下列说法正确的是 A．充电器的输出电流为50.0 A B．充电器的输出电流为1.0 A C．手机锂电池的发热功率为1.0 W D．电能转化为化学能的功率为5.0 W √ 输出电流为I＝ A＝1.0 A，故A错误，B正确；手机锂电池的发热功率为Pr＝I2r＝12×0.1 W＝0.1 W，故C错误；充电过程电能转化为化学能的功率P′＝P－Pr＝5.0 W－0.1 W＝4.9 W，故D错误。故选B。 4．一只规格为“220 V　2 000 W”的电炉，它正常工作时的电阻是多少？若电网电压为200 V，则电炉工作时的实际功率是多少？在220 V电压下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉一个月(按30天计算)要消耗多少度电？ 答案：24.2 Ω　1 653 W　120度 设电炉的电阻为R，由P＝得 R＝ Ω＝24.2 Ω 当电压为U′＝200 V时，电炉的实际功率为 P′＝ W＝1 653 W 在220 V的电压下，该电炉一个月消耗的电能为 W＝Pt＝2×2×30 kW·h＝120 kW·h。 返回 课时测评 返回 1．关于电功，下列说法中正确的有 A．电功的实质是电场力所做的功 B．电功是其他形式的能转化为电能的量度 C．电场力做功使金属导体内的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 电场力移动电荷时对电荷所做的功叫电功，是电能转化为其他形式能的量度，A正确，B、C、D错误。 √ 基础排查 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 2．一台电动机，额定电压是100 V，电阻是2 Ω。正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为 A．500 W B．200 W C．50 W D．450 W 电动机因发热损失的功率即内部电阻的热功率，为P热＝I2r＝50 W，故选C。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 3．下表为某电热水壶铭牌上的一部分内容，根据表中的信息，可计算出电热水壶在额定电压下以额定功率工作时的电流约为 A．6.8 A B．4.1 A C．1.2 A D．0.24 A 由铭牌读出电热水壶额定功率为P＝900 W，额定电压为U＝220 V；由P＝UI得，电热水壶的额定电流为：I＝ A≈4.1 A。 √ 型号 DF－938 额定功率 900 W 额定电压 220 V 额定容量 1.2 L 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 4．通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为2R，电流强度为，则在时间t内产生的热量为 A．4Q B．2Q C． D． 根据Q＝I2Rt得，当电阻为2R，电流强度为时，在时间t内产生的热量Q′＝2×2R×t＝，D正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 5．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电动机内阻为R1。当开关闭合，电动机正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻为R2，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流为I。电动 机的输出功率等于 A．UI B．I2R1 C．UI－I2R1 D．U 电动机消耗的总的电功率为P总＝UI，其中一部分用于产生热量Q＝I2R1，另一部分输出机械功率P，由P总＝Q＋P，解得P＝UI－I2R1，故C正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 6．小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得，在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是 A．P＝ B．W＝I2Rt C．I＝ D．P＝ 由于洗衣机是非纯电阻电器，欧姆定律不成立，所以关系式P＝、I＝不成立，故A、C项错误；公式W＝I2Rt只能用来求电热，不能用来求消耗的电能，故B错误；公式P＝普遍适用，故D正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 7．不考虑温度对电阻的影响，对一个“220 V　40 W”的灯泡，下列说法正确的是 A．接在110 V的电路上时的功率为20 W B．接在110 V的电路上时的功率为10 W C．接在440 V的电路上时的功率为160 W D．接在22 V的电路上时的功率为4 W √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 由P额＝得灯泡的电阻R＝1 210 Ω。电压为110 V时，P＝＝10 W，故A错误，B正确；电压为440 V时，超过灯泡的额定电压一倍，故灯泡烧坏，P＝0，故C错误；电压为22 V时，P＝＝0.4 W，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 8．额定电压为4.0 V的直流电动机的线圈电阻为1.0 Ω，正常工作时，电动机线圈每秒产生的热量为4.0 J，下列计算结果正确的是 A．电动机正常工作时的电流强度为4.0 A B．电动机正常工作时的输出功率为8.0 W C．电动机每分钟将电能转化成机械能为240.0 J D．电动机正常工作时的输入功率为4.0 W √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 由焦耳定律，Qr＝I2rt解得I＝2.0 A，故电动机正常工作时的电流为2.0 A，选项A错误；电动机正常工作时的输入功率P＝UI＝8.0 W，电动机的热功率为Pr＝I2r＝4.0 W，所以电动机正常工作时的输出功率P出＝P－Pr＝4.0 W，选项B、D错误；电动机每分钟将电能转化成机械能E机＝P出t＝240.0 J，故选项C正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 9．(多选)如图所示，电阻R1＝20 Ω，电动机的电阻R2＝10 Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是 A．I＝1.5 A B．I<1.5 A C．P＝15 W D．P<15 W √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 当开关断开时，根据U＝IR算出电路两端的电压为 10 V，开关闭合后，电阻R1中的电流没变，电动机 两端电压也为10 V。此电压不可能全部加在电动机 的内阻上，故电动机中的电流不可能达到1 A，所以 总电流小于1.5 A。据P＝UI可知，电路的功率也小于15 W。选项B、D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 10．如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则 A．电解槽消耗的电功率为120 W B．电解槽的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为60 W √ 综合应用 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压， 且干路电流I＝I灯＝ A，则电解槽消耗的电功率P＝P灯 ＝60 W，A错误，C正确；电解槽的发热功率P热＝I2R内 ≈1.3 W，B错误；整个电路消耗的总功率P总＝220× ＝120 W，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 11．如图为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 A·h。则机器人 A．额定工作电流为20 A B．充满电后最长工作时间为2 h C．电池充满电后总电荷量为7.2×104 C D．以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 由P＝UI知额定电流I＝＝2 A，选项A错误；充满电后，锂电池容量为20 A·h，最长工作时间t1＝＝10 h，选项B错误；电池充满电后总电荷量Q＝It2＝20×3 600 C＝7.2×104 C，选项C正确；以额定电流工作时每秒消耗能量W＝UIt3＝48 J，选项D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 12．(12分)有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是I1＝0.4 A；若把电动机接入U2＝2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求： (1)电动机正常工作时的输出功率多大？ 答案：1.5 W　 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 U1＝0.2 V时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机线圈内阻r＝ Ω＝0.5 Ω，U2＝2.0 V时，电动机正常工作。此时电动机为非纯电阻，则由电功率与热功率各自的定义式，得 P电＝U2I2＝2.0×1.0 W＝2 W。 P热＝r＝1.02×0.5 W＝0.5 W。 所以由能量守恒定律可得电动机的输出功率P出＝P电－P热＝2 W－0.5 W＝1.5 W。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 (2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？ 答案：8 W 此时若电动机转子突然被卡住，则电动机又为纯电阻，其热功率P热′＝ ＝ W＝8 W。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 13．(14分)一台小型电动机在380 V电压下正常工作时，能将30 kg 的货物在30 s内匀速提升30 m，通过它的电流是1 A。除电动机线圈生热外，其他能量损失不计，求在此过程中：(g取10 m/s2)。 (1)拉力对货物做功的功率； 答案：300 W　 货物匀速上升，故牵引力等于重力， 故有F＝mg＝30×10 N＝300 N， 上升的速度为v＝1 m/s， 故牵引力的功率为P＝Fv＝300×1 W＝300 W。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 (2)电动机的输出功率； 答案：300 W　 电动机的输出功率为P出＝P＝300 W。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 (3)电动机线圈所产生的热量。 答案：2 400 J 由能量守恒定律可知 Q＝UIt－mgh＝(1×380×30－300×30) J＝2 400 J。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 谢 谢 观 看 第3章　恒定电流 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 $