第12章 1 第1节 电路中的能量转化（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦电路中的能量转化，核心涵盖电功、电功率、焦耳定律及纯电阻与非纯电阻电路的能量转化规律。通过问题探究导入，从基础概念梳理到串并联功率关系分析，再到实际电路应用，构建递进式学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过对比表格明晰电路类型差异，典型例题（如电动机功率计算、风力发电机功率推导）强化应用，培养学生模型建构与科学推理能力。学生能深化能量观念，教师可依托系统资源高效教学，提升课堂实效。

第1节　电路中的能量转化 1 学习目标 1．理解电功和电功率的概念，明确电流做功的实质。 2．理解电功和电热的区别，理解焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。 3．理解电路中的能量转化，理解电功率和热功率的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、电功和电功率 1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的________在做功。自由电荷在静电力的作用下做________移动，结果电荷的________减小，其他形式的能增加。 2．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＝________。 (3)国际单位：焦耳，简称焦，符号为J。 静电力 定向 电势能 UIt 返回导航 UI 两端的电压U 电流I 返回导航 二、焦耳定律 1．内容：电流通过导体产生的热量跟电流的________成正比，跟导体的________及通电时间成正比。 2．公式：Q＝________。 3．热功率 (1)定义：电流通过导体________的功率。 (2)意义：表示电流发热快慢的物理量。 (3)公式：P热＝____________＝I2R，单位：瓦特(W)。 二次方 电阻 I2Rt 发热 返回导航 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________，还有一部分转化为________。 (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，设电动机两端的电压为U，通过电动机线圈的电流为I，电动机线圈的电阻为R，忽略摩擦阻力造成的能量损失，则P电＝________，P损＝P热＝________。 机械能 内能 UI I2R 返回导航 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。 化学 返回导航 √ ×　 √ ×　 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 11 知识点一　电功和电功率 1．电功和电功率 W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路。 2．电功的单位：在国际单位制中电功的单位是焦耳，常用单位有度、千瓦时，1度＝1千瓦时＝3．6×106焦耳。 3．额定功率和实际功率 额定功率：用电器在额定电压下工作的功率。 实际功率：用电器在实际电压下工作的功率。 返回导航 4．串、并联电路中的功率关系 返回导航 √ (2025·江苏连云港市期中)如图所示，有四盏灯接入电路中，L1和L2都标有“220 V　80 W”，L3和L4都标有“220 V　60 W”。把电路接通后，功率最大的是(　　) A．L1　　　B．L2　　　C．L3　　　D．L4 返回导航 √ 在如图所示的并联电路中，若保持通过干路的电流I不变，增大R1的阻值，下列说法正确的是(　　) A．R1两端的电压不变 B．I1减小，I2增大 C．并联电路上的总功率减小 D．R2消耗的功率不变 返回导航 返回导航 知识点二　纯电阻电路和非纯电阻电路 (1)如图所示的是电烙铁和电熨斗，为什么这些用电器通电后会发热呢？ [提示]电流通过用电器时电流做功，将电能转化为内能。 (2)电烙铁通电后，电烙铁的烙铁头热得能把金属熔化，而与电烙铁相连的导线却不怎么热，为什么？ [提示]由Q＝I2Rt可知，电烙铁的烙铁头电阻比导线的电阻大很多，因此相同时间内，Q烙铁头≫Q导线。 返回导航 1．纯电阻电路和非纯电阻电路 类型 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件 特点 电路中只有电阻元件 除含有电阻外还含有其他负载 欧姆 定律 遵从欧姆定律 不遵从欧姆定律 能量 转化 电流做功全部转化为电热 电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能 元件 举例 电阻、电炉、白炽灯等 电动机、电解槽等 返回导航 返回导航 √ [解析]　电动机为非纯电阻，热功率只能用公式②P＝I2R，总功率只能用公式①P＝UI。 返回导航 √ (多选)(2025·福建龙岩市期中)扫地机器人利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，并能根据红外感应绕开障碍物。某扫地机器人正常工作时电动机的电压为15 V、电流为3 A、线圈电阻为1 Ω，不计电动机转运时产生的摩擦阻力，则下列说法正确的是(　　) A．正常工作时，电动机的总功率为50 W B．正常工作时，电动机的发热功率为9 W C．正常工作时，电动机的输出功率为36 W D．电动机被杂物卡住无法运转(不考虑保护电路的作用)时，电动机的发热功率为45 W √ 返回导航 返回导航 知识点三　非纯电阻电路中的能量转化 返回导航 √ (2025·浙江台州市期中)某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为0．9 m的圆面，风向与叶片转动的圆面垂直，假设这个风力发电机能将此圆内30%的空气动能转化为电能。已知空气的密度为1．2 kg/m3，当风速是10 m/s时，此发电机的功率约为(　　) A．4．5 W　　　　　　 B．45 W C．450 W D．4 500 W 返回导航 返回导航 √ 返回导航 返回导航 (2025·福建福州市期中)2024年世界机器人大会在北京举办，如图甲所示的人形机器人不仅能灵活蹲下、起立，还能灵巧地用双手砸核桃。现将机器人内部部分电路简化为如图乙所示电路，该部分电路正常工作时，输入电压为U，定值电阻的阻值为R，电动机额定电流为I，电动机线圈电阻为r0，不计电动机转动时产生的摩擦阻力，求： (1)机器人电动机的额定电压U0； [解析]　由于电动机与定值电阻串联，根据串联电路特点可知，电动机的额定电压U0＝U－UR＝U－IR。 [答案]U－IR　 返回导航 (2)电动机的输出功率P出。 [解析]根据能的转化可知，电动机的输出功率P出＝P额－P热＝IU0－I2r0，整理可得P出＝UI－I2(R＋r0)。 [答案]UI－I2(R＋r0) 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 30 √ √ 返回导航 返回导航 √ 2．(纯电阻电路和非纯电阻电路)(2025·四川南充市期中)在如图所示的电路中，输入电压U恒为10 V，灯泡L标有“6 V，12 W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1 Ω。若灯泡恰能正常发光，不计电动机转动时产生的摩擦阻力，下列说法正确的是(　　) A．流过电动机的电流是4 A B．电动机的电功率是16 W C．电动机的输出功率为4 W D．电动机两端的电压是2 V 返回导航 返回导航 √ 3．(纯电阻电路和非纯电阻电路)(2025·浙江省合格考)一台额定功率为55 W的家用小型电动机，额定电压是220 V，线圈的内阻是2 Ω，则这台电动机正常工作时(　　) A．通过线圈的电流为110 A B．线圈发热的功率为0．125 W C．对外做功的功率为55 W D．10 min内消耗电能为550 J 返回导航 返回导航 4．(非纯电阻电路中的能量转化)(多选)某款充电宝的容量为20 000 mA·h，充电电压为5 V，充电电流为2 A；用该充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压为5 V，输出电流为1 A。已知手机电池的容量为3 000 mA·h，电池内阻为0．1 Ω，该充电宝给手机充电时的转化率为0．6(放电量与容量的比值)，则下列说法正确的是(　　) A．该充电宝的电量从零到充满需要的时间为10 h B．该充电宝给手机充电时，输出功率为2．5 W C．该充电宝给手机充电30 min手机电池产生的焦耳热为180 J D．理论上，该充电宝能给手机充电6次 √ √ 返回导航 返回导航 $