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

2026-08-08
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普通

摘要:

该高中物理课件围绕电路中的能量转化,系统讲解电功、电功率、焦耳定律及纯电阻与非纯电阻电路的区别。通过电灯、电热水壶等生活实例导入,揭示电流做功本质,搭建从生活现象到物理规律的学习支架。 其亮点在于以能量观念为核心,通过表格对比纯电阻与非纯电阻电路培养科学思维,结合电动机功率计算例题强化科学推理。随堂练习与节约用电倡议结合,帮助学生建立知识与生活的联系,教师可借助实例和练习提升教学效果。

内容正文:

电路中的能量转化 人教版高中物理必修第三册 · 第12章第1节 1.7.2013 同学们好!今天我们来学习一个非常重要的物理概念——电路中的能量转化。我们每天都在使用电,从点亮一盏灯到驱动一辆汽车,电能无处不在。但电能究竟是如何工作的?它又是如何变成我们需要的光、热和动力的呢?这节课,我们将一起揭开这个秘密。 ‹#› 情境导入:从生活实例看能量转化 照明 · 电灯 电流通过灯丝发热发光,实现能量的直接转化: 电能 → 光能 + 内能 加热 · 电热水壶 利用电热丝的热效应,将电能高效转化为热能: 电能 → 内能(热能) 驱动 · 电动汽车 电机将电能转化为机械动力,驱动车辆行驶: 电能 → 机械能 + 内能 储能 · 手机充电 通过电池内部的化学反应,将电能储存起来: 电能 → 化学能 + 内能 电流流动的过程,本质是电场力对电荷做功的过程,这一过程实现了电能向光能、内能、机械能、化学能等其他形式能量的转化。 1.7.2013 让我们从身边的事物开始。点亮的电灯,电能转化为了光能和内能;工作的电热水壶,电能转化为了水的内能;行驶的电动汽车,电能主要转化为了驱动车轮的机械能;而正在充电的手机,电能则转化为了电池中的化学能。这些现象的本质,都是电流在做功,实现了电能到其他形式能量的转化。 ‹#› 1.电功: (1)定义:电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。 (2)公式:W=UIt 1 一、电功与电功率 (适用于一切电路) (3)国际单位:焦耳,符号是 J。 常用单位:千瓦时,符号是 kW·h,俗称“度”。 1 kW·h = 3.6×106 J (4)意义:电功是电能转化为其他形式能的量度。 2.电功率 (1)定义:电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率。 (2)公式:P = UI (3)单位:瓦特(W)、千瓦(kw) (4)意义:电功率是表示电流做功快慢的物理量。 几种常见家用电器的额定功率 (5)额定功率和实际功率 用电器铭牌上所标称的功率是额定功率,用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。 用电路 29寸彩电 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) 70~150 300~800 100~150 800~1200 40~60 电流做功时,消耗的是电能,但电能转化为哪种形式的能呢? 由欧姆定律,可以得到热量的表达式 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。 ——焦耳定律 【例1】(多选)关于三个公式P=UI、P= I2R、P=U2/R,以下说法正确的是( ) A.第一个公式普遍适用于求电功率,后两式普遍适用于求热功率 B.纯电阻电路中,三个公式既可适用于求电功率,又可适用于求热功率 C.在非纯电阻电路中,第一个公式可适用于求电功率,第二个公式可用于求热功率,第三个公式没有意义 D.由U= IR可知,三个公式没有任何区别,它们表达相同的意义,所求P既是电功率,也是热功率 BC 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。 1.焦耳定律 (2)公式: 纯电阻电路与非纯电阻电路 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器 举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽 能量转化 (1)焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路。 (2)纯电阻电路:只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件。 (3)非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路。 2.热功率: 说明: (1)纯电阻电路中,电功等于电热,电功率等于热功率。 (2)非纯电阻电路中,电功大于电热,电功率大于热功率。 三、电路中的能量转化 我们以电动机为例,讨论一下电路中的能量转化。 1.电动机的功率 (1)电动机的输入功率是电动机消耗的总功率, (2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率, (3)电动机的输出功率(机械功率) P入= P总= UI. P热=I2r. P出= P机=UI-I2r 【例2】一个电动机,线圈电阻是0.4Ω,当它两端所加的电压为220V时,通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少? 解:电动机发热的功率为 电动机消耗的电功率为 电动机的对外做功的功率为 课堂小结 1.如图所示,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,左右两端接入电路后,关于这三只电阻的判断正确的是(  ) A.电流之比是I1:I2:I3=4:3:6 B.电压之比是U1:U2:U3=1:1:2 C.功率之比是P1:P2:P3=4:3:6 D.相同时间内产生热量之比Q1:Q2:Q3=6:3:4 B R1 R2 R3 随堂练习 2.四个相同的灯泡按如图所示连接,关于四个灯泡的亮度,下列结论中正确的是(  ) A.A灯、B灯一样亮,C灯次之,D灯最暗 B.A灯最亮,C灯次之,B与D灯最暗且亮度相同 C.A灯最亮,B与C灯一样亮,D灯最暗 D.A与B灯一样亮,C与D灯一样亮,但比A与B灯暗些 B 3.在研究微型电动机的性能时,应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0.5A和2.0V。重新调节R使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为(  ) A.47W B.44W C.32W D.18W C 感谢观看 节约用电,从我做起 让每一度电都发挥价值,从身边小事做起,共创绿色低碳的美好生活 1.7.2013 今天的课程到此结束,感谢同学们的认真听讲。希望大家不仅掌握了物理知识,更能将节约能源的理念付诸行动。谢谢大家! ‹#› $

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