5.1 电路中的能量 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件围绕电路中的能量展开，涵盖电功、电功率、焦耳定律、纯电阻与非纯电阻电路及闭合电路能量转化。通过“观察与思考”从电荷定向移动、电热水器能量转化等导入，搭建从基础概念到综合应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究引导学生分析问题，如对比P=UI与P=I²R的意义，结合生活实例（电饭煲、电动机）辨析电路类型，培养物理观念和科学思维。表格总结电路差异，帮助学生构建知识体系，既提升学生分析能力，也为教师提供清晰教学资源。

nullnullcntmpnanC 用班城null最高 1.51 1.0u 0.5L 最低 ar小铜 ∠727∠7e*Chld plxic 827 ⑤ /Haier&k、 电磁炉C21-H2101 额定电压：220V~额定频率：50Hz 额定功率：2100W防触电保护类别： 生产目期和生产编码见机身条码 青岛腹←成意家电服务有限公司第五章 电能与能源达到可持续发展 Physics 会分析纯电阻与非纯电阻电路，并能进行有关计算 理解电功、电热、电功率、热功率的概念，知道它们的区别与联系 02 01 重点 理解闭合电路中的能量转化关系 03 重难点 重难点 电功和电功率 01 如图所示，在导体两端加上电压U后，导体中自由电荷在电场力作用下定向移动，形成电流I，请思考在t时间段内，通过某横截面的电量为多大？电场力做了多少功？ 答案　根据电流的定义式I=可知q=It；电场力做功W=qU=UIt。 公司logo 公司logo 观察与思考 (1)定义：电路中电场力对自由电荷所做的功称为电功。 (2)公式：W=UIt。 (3)单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，符号为J。 电功的大小 被消耗的电能 = 1.电功 公司logo 公司logo 核心知识 (1)定义：电流做功与完成这些功所用时间之比叫作电功率，用P表示。 (2)公式：P==UI。 (3)单位：在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，符号为W。常用的单位还有kW，1 kW=1 000 W。 (4)意义：表示电流做功的快慢。 2.电功率 公司logo 公司logo 核心知识 (5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。 用电器在实际使用时，若加在它两端的实际电压不等于额定电压，那么它消耗的实际功率不等于额定功率，因此，在计算用电器的实际功率时，要注意两者的区别。 公司logo 公司logo 核心知识 1.P=UI和P=两式的意义相同吗？ 答案　P=是功率的定义式，通常用于计算平均功率，而P=UI是电功率的计算式，通常用于计算瞬时电功率，两者的意义不同。 2.我们常说的月耗电量为100度，其中“度” 表示什么物理意义？100度是多少焦耳？ 答案　“度”是能量单位，1度=1 kW·h=3.6×106 J 100度=100×3.6×106 J=3.6×108 J。 公司logo 公司logo 讨论与交流 (1)从力的角度看，电流做功的实质是电场力对自由电荷做的功。 (　　) (2)电流做功过程是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小等于电能的减少量。(　　) (3)电功W=Uq=UIt对任何电路都适用。(　　) (4)电功率越大，表示电流做功越多。(　　) (5)由公式P=可知，时间越短，功率越大。(　　) (6)电功率P==UI对任何电路都适用。(　　) √ √ √ × × √ 辨析 1.(2024·广东龙川一中检测)已知电灯的亮暗取决于其两端的电压和通过的电流的乘积。如图，电灯L1、L2的电阻值均为3 Ω；电灯L3、L4的电阻值均为6 Ω。将A、B两端接入电源，四个灯均能发光，若不考虑温度对电阻的影响，最暗的灯是 A.L1 B.L2 C.L3 D.L4 √ 例题 L1与L4为串联关系，电流相等，根据P=I2R，且L1的电阻值小于L4的电阻值，则L1与L4的功率大小关系为P1<P4，L2与L3为并联关系，两端电压相等，根据P=，且L2的电阻值小于L3的电阻值，则L2与L3的功率大小关系为P2>P3，由于L1与L2电阻值相等，且通过L1的电流大于通过L2的电流，根据P=I2R，可知L1与L2的功率大小关系为P1>P2，则L1、L2、L3、L4的功率大小关系为P4>P1>P2>P3，则最暗的灯是L3。故选C。 (3)最大功率求法：先找出电路允许通过的最大电流或允许加的最大电压，然后利用P=I2R或P=求解。 (1)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率都等于各部分消耗的功率之和。 (2)串、并联电路的功率分配：串联时电流相同，由P=I2R可知，P与R成正比；并联时电压相同，由P=可知，P与R成反比。 公司logo 公司logo 总结提升 焦耳定律 02 电流通过电热水器做功时，能量如何转化？在t时间内，电流I通过电阻为R的电热水器所做的功W为多少？在这过程中电热水器产生的热量Q为多少？ 答案　电能转化为热能； 电流所做的功W=UIt=I2Rt； 根据能量守恒可得Q=I2Rt。 公司logo 公司logo 观察与思考 1.焦耳定律 (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。 适用于一切电路 公司logo 公司logo 核心知识 2.热功率 (1)定义：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。 (2)公式：P=。电阻为R的电路上的热功率P=I2R。 适用于一切电路 公司logo 公司logo 核心知识 2.(多选)如图所示是电饭锅的电路原理图，R1是定值电阻，R2是加热用的电热丝。电饭锅工作时有两种状态，当自动开关S闭合时为锅的加热状态；当自动开关S断开时为保温状态。若要使R2在保温状态下的功率是加热状态的四分之一，不考虑电阻随温度的变化，则R2在保温状态下的电压U1与加热状态下的电压U2之比及R1、R2的电阻值之比，分别为 A.U1∶U2=1∶1 B.U1∶U2=1∶2 C.R1∶R2=(-1)∶1 D.R1∶R2=1∶1 √ √ 例题 在加热状态下P加热=， 在保温状态下P保温=R2， P加热=4P保温，解得R1∶R2=1∶1， 根据串联电路的分压原理，可知S断开后， 两个电阻的电压相等，则U1=， 加热状态的电压U2=U， 可得U1∶U2=1∶2，故选B、D。 电功和电热的关系 03 1.电熨斗工作时，将电能转化为什么能？电吹风工作时，将电能转化为什么能？ 答案　电熨斗工作时，将电能转化为内能。电吹风工作时，将电能转化为内能和机械能。 电熨斗 电吹风 公司logo 公司logo 观察与思考 2.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？ 答案　意义不同，P=UI是电功率，而P=I2R是热功率； 当电路中负载是纯电阻时，数值相等。 公司logo 公司logo 观察与思考 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。 电能 W = 内能 Q 公司logo 公司logo 核心知识 (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，通过电流做功除了将一部分电能转化为内能外，还将一部分电能转化为机械能或化学能。 1.纯电阻电路与非纯电阻电路 电能 W = 内能 Q+其他能量 公司logo 公司logo 核心知识 2.电动机的简易模型及其功率、效率 (4)电动机的效率：η=×100%。 (1)电动机消耗的功率(总功率)：P总=UI。 (2)电动机的发热功率：P热=I2R。 (3)电动机的输出功率(机械功率)P机=P总-P热=UI-I2R。 M 公司logo 公司logo 核心知识 (1)电功W=UIt在任何电路中都适用，Q=I2Rt只在纯电阻电路中适用。 (　　) (2)电热Q=I2Rt可以用来计算所有含有电阻的电路中产生的焦耳热。 (　　) (3)任何电路中的电功W=UIt，电热Q=I2Rt，且W=Q。(　　) × √ × 辨析 3.(2024·广州市高二期中)一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.5 A，则下列说法中正确的是 A.电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω B.电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W C.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 J D.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍 √ 例题 由于电饭煲是纯电阻元件，所以R1==44 Ω，P1=UI1=1 100 W，其在1 min内消耗的电能W1=UI1t=6.6×104 J，洗衣机为非纯电阻元件，所以R2≠，P2=UI2=110 W，洗衣机电动机在1 min内消耗的电能W2=UI2t=6.6×103 J，洗衣机电动机的热功率P热≠P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。故选C。 4.(多选)(2024·东莞市高二期末)如图所示的电路中,输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V　12 W”字样，电动机线圈的电阻RM=0.50 Ω。若灯泡恰能正常发光，下列说法中正确的是 A.电路电流为12 A B.电动机的输入功率为12 W C.用电动机匀速提升10 N重物的速率为1 m/s D.整个电路消耗的电功率为84 W √ √ 例题 对灯泡，由P=UI可得，电路电流I=IL== A=2 A，故A错误； 电动机的输入功率为P=I(U-UL)=12 W，故B正确； 电动机的发热功率P热=I2RM=22×0.50 W=2 W，电动机的输出功率P输出=P-P热=12 W-2 W=10 W，用电动机匀速提升10 N重物时电动机对重物的牵引力F=G=10 N，牵引力的功率即电动机的输出功率P输出=Fv，解得v=1 m/s，C正确； 整个电路消耗的电功率P总=IU=24 W，故D错误。 拓展　电动机两端的电压UM与IRM有什么关系？试根据公式讨论说明。 答案　本题中电动机两端电压UM=6 V IRM=2×0.50 V=1 V 数据显示UM>IRM 公式讨论：因为PM=UMI=I2RM+E其他 即UMI>I2RM 故UM>IRM。 电路类型 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量转化情况 电功与电热 W=Q，即IUt=I2Rt=t 电功率与热功率 P=P热，即IU=I2R= 欧姆定律是否适用 适用，U=IR，I= W=Q+E其他 即UIt=I2Rt+E其他 P=P热+P其他 即IU=I2R+P其他 不适用，U>IR，I< 公司logo 公司logo 总结提升 闭合电路中的能量 04 已知发电机的内阻r=0.1 Ω，输电导线的电阻r'=0.2 Ω，负载电阻R=22 Ω，电路中电流I=10 A。求： (1)负载两端的电压； 答案　220 V (2)外电路上的电压； 答案　222 V (3)发电机的电动势； 答案　223 V (4)整个外电路上消耗的功率； 答案　2 220 W (5)负载上消耗的功率； 答案　2 200 W 公司logo 公司logo 观察与思考 (6)导线上消耗的功率； 答案　20 W (7)发电机内部消耗的功率； 答案　10 W (8)发电机的功率； 答案　2 230 W (9)发电机的效率。 答案　99.6% 公司logo 公司logo 观察与思考 电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，在电路中通过电流做功把电源提供的电能一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能；另一部分消耗在内阻上，转化为内能。 1.电路中的能量转化 其他形式的能 电源通过 非静电力做功 电能 电路通过 电流做功 其他形式的能 内能 （外电路） （内电路） 公司logo 公司logo 核心知识 (2)U外I和U内I分别表示外电路和内电路上消耗的电功率。 2.闭合电路的能量转化遵守能量守恒定律 表达式有两种形式：EI=U外I+U内I和EIt=U外It+U内It。 (1)EI表示电源提供的电功率。 公司logo 公司logo 核心知识 5.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以及线圈上每秒产生的热量； 答案　每秒电流所做的功W1=UI1t=220×20×1 J=4 400 J。 线圈电阻每秒产生的热量Q1=R1t=202×0.2×1 J=80 J。 (2)电饭煲正常工作时的电流I2=5 A，其发热盘的电阻R2=40 Ω，求每秒电流所做的功以及发热盘上每秒产生的热量； 答案　发热盘每秒产生的热量Q2=R2t=52×40×1 J=1 000 J。 每秒电功W2=UI2t=220×5×1 J=1 100 J。 例题 (3)电动机和电饭煲消耗的电能大部分分别转化为哪种能？ 答案　通过计算，可知电动机大部分电能被转化为机械能；而电饭煲则把大部分电能转化为电阻上的热量。 例题 电路中的能量 电功和电功率 电功 电功率 电功和电热 的关系 焦耳定律 Q=I2Rt 热功率 P= 纯电阻电路 非纯电阻电路 闭合电路中的能量 电路中的能量转化 P==UI W=UIt 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $nullnullt+后 型