12.1 电路中的能量转化 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦电路中的能量转化，涵盖电功、电功率、焦耳定律及纯电阻与非纯电阻电路等核心知识。通过生活用电器提问导入，从静电力做功实质推导公式，逐步区分电路类型，构建完整知识支架。 其亮点在于以能量观念为核心，通过科学推理推导公式，结合电动机例题培养科学探究能力。表格对比电路类型助学生明晰规律，随堂练习巩固知识，既提升学生物理思维，又为教师提供清晰教学逻辑与丰富实例。

第十二章 电能 能量守恒定律 第1节 电路中的能量转化 　　现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、电动汽车等。那么你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ 新课导入 一、电功和电功率 电能 → 热能 电能 → 机械能 充电过程：电能 → 化学能 电能转化成其他形式的能是通过电流做功来实现的 电流做功 新知探究 　　电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电势能减少，其他形式的能增加。 q q q U ＋ － 新知探究 若在 t 时间内通过这段电路任一横截面积的电荷量为 q ，则有：q＝It 如果这段两端电压为 U，则静电力做功：W＝qU＝UIt 即电流做功为：W＝UIt 思考：如图所示的一段电路，这段电路电流做功是多少呢？ q q q U ＋ － 新知探究 （1）定义：导体中恒定电场对自由电荷静电力做的功，就是电流做功，即电功； （2）公式：W＝UIt ； （3）单位：国际单位制中电功的单位为“焦耳”，符号“ J ”，常用单位还有千瓦时，俗称“度”，符号“kW·h”，1 kW·h＝3.6×106 J 1.电功 新知探究 2.电功率 　　电流在一段时间内所做的功与通电时间之比叫作电功率，用 P 表示，由公式：P＝，可得：P＝UI ； 　　这个公式表明，电流在一段电路中做功的功率 P 等于这段电路两端的电压U 与电流 I 的乘积。 （1）物理意义：描述电流做功的快慢； （2）单位：国际单位制中电功率的单位是“瓦特”，符号“W”，常用单位还有千瓦（kW）。 新知探究 （3）额定功率：用电器长期正常工作的最大功率，就是给用电器两端加上额定电压时的功率，一般用电器铭牌上写的就是额定功率； （4）实际功率：用电器工作中实际的电功率。 通常情况下，P实 ≤ P额，只有在额定电压下工作时， P实＝P额 。 新知探究 几种常见家电的额定功率 用电器 29 吋彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压 (V) 220 220 220 220 220 额定功率(W) 100～150 300～800 100～150 800～1200 40～60 新知探究 　　电流做功，电能转化成哪种形式的能量，要看电路中有哪种类型的用电器，如果，电流通过以下图中的用电器的电热元件做功，电能会转化成内能，那么这些电热元件产生了多少内能呢？ 新知探究 　　 能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，因此电流通过电热元件做功时，电能全部转化成导体的内能。 　　 电流做功：W＝UIt ； 　　 电路产生的热量：Q＝W＝UIt ； 　　 由欧姆定律 U＝IR ，可以得到热量 Q 的表达式： Q＝I2Rt 1.定义：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，这就是焦耳定律。 二、焦耳定律 新知探究 2.热功率 （1）定义：单位时间内电流通过导体产生的热量； （2）表达式：P＝＝I2R ； 思考：在推导焦耳定律的过程中，用到了“W＝Q”这个条件，那么现实生活中电能能全部转换成内能吗？ 新知探究 1.纯电阻电路：电能全部转化为内能；如白炽电灯、电炉、电热毯等，转子被卡住的电动机也是纯电阻器件 规律： 电功等于电热： 电功率等于热功率： 欧姆定律： 可见：欧姆定律适用于纯电阻电路 三、电路中的能量转化 新知探究 2.非纯电阻电路：电能转化为内能和其他形式的能量； 如电路中含有电动机、电解槽等。 规律： 电功大于电热： 电功率大于热功率： 欧姆定律： 可见：欧姆定律不适用于非纯电阻电路 新知探究 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 能量转化形式 U、I、R 三者关系 电路中只有电阻元件 电路中除了电阻元件还有把电能转化为内能和其他形式的能的元件 电能全部转化为内能 UIt=I2Rt→U=IR 电能只有一部分转化为内能，另一部分转化为机械能、化学能等其他形式的能量： UIt=I2Rt+E其他＞I2Rt 欧姆定律成立 欧姆定律不成立 【规律归纳】 新知探究 电功 = 电热: 电功率=热功率： 电功：W= UIt 电热：Q=I2Rt 电功率：P=UI 热功率：P热=I2R 【规律比较】电功与电热的区别与联系 纯电阻电路 非纯电阻电路 大于 大于 新知探究 电动机是一种非纯电阻用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，欧姆定律不再适用。 电动机问题 新知探究 1．输入功率：电动机的总功率；P总＝UI 2．输出功率：电动机做有用功的功率； 3．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热；P热＝I2r 4．功率关系：P总＝P出＋P热 5．电动机的效率： 电动机问题 新知探究 例题： 　　一台电动机，线圈的电阻是 0.4 Ω，当它两端所加的电压为 220V 时，通过的电流是 5 A 。这台电动机发热的功率和对外做功的功率各是多少？ 分析：本题涉及三个不同的功率：电动机消耗的电功率 P电 、电动机发热的功率 P热 和对外做功转化为机械能的功率 P机 。三者之间遵从能量守恒定律，即 P电＝P机＋P热 新知探究 解: 由焦耳定律可知，电动机发热的功率为 P热＝I2R＝52×0.4 W＝10 W 电动机消耗的电功率为 P电＝UI ＝220×5 W＝1100 W 根据能量守恒定律，电动机对外做功的功率为 P机＝P电－P热＝1100 W－10 W＝1090 W 这台电动机发热的功率为 10 W，对外做功的功率为 1090 W 。 新知探究 1.（多选）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.电功是电能转化为内能的量度 C.电场力做功是电能转化成其他形式能量的量度 D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等 AC 随堂练习 21 版权所有——庞留根 版权所有—庞留根2010.09.01， 21 2.（多选）计算任何用电器的电功率都适用的公式是( ) CD 随堂练习 3.某电吹风简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如下表，电吹风在220 V电压下工作。下列说法正确的是（　　） A．开关S1、S2都闭合时电吹风吹冷风 B．吹热风时通过电热丝的电流为4 A C．吹热风时电热丝的功率为990 W D．该电吹风中电动机的内电阻为440Ω B 额定电压 220V 额定功率 热风时：990W 冷风时：110W 随堂练习 4.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为6V，电流表的量程为“0﹣0.6A”电压表量程“0﹣3V”，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，灯泡L标有“3V 0.9W”字样（忽略灯丝电阻变化），在实验中为了保证所有元件的安全，下列判断正确的是（　　） A．该电路中，变阻器R接入电路的阻值变化范围为0﹣20Ω B．该电路消耗的总功率的变化范围为1.2W﹣3.6W C．该电路中，电流表示数的变化范围为0.3A﹣0.6A D．该电路中，电灯消耗功率的变化范围为0.4W﹣0.9W D 随堂练习 纯电阻电路：电能转化为内能 非纯电阻电路： 焦耳定律 热功率 电功 W=qU 单位：焦耳 J 电功率 单位：瓦特 W 电路中的能量和转化 课堂小结 $