第12章 1 电路中的能量转化（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦电路中的能量转化，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能量转化规律，通过从定义、公式到单位的逐步深入，结合恒定电流知识搭建学习支架，帮助学生构建完整的能量观念。 其亮点在于以电动机功率问题为高频考点，通过典例分析（如提升重物时的功率关系）培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，知识解析部分通过问题链引导质疑创新。采用讲练结合的教学方法，学生能深化能量观念和问题解决能力，教师可借助清晰的知识脉络和典型例题提升教学效果。

1 电路中的能量转化 知识点 1 电功和电功率 必备知识 清单破 1.电功 (1)定义:静电力移动电荷所做的功,简称电功。 (2)公式: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,即 (3)单位:在国际单位制中,电功的单位是焦耳,符号为J。常用的单位还有千瓦时,1 kW·h=3.6×106 J。 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,它在数值上等于单位时间 内电流所做的功。 (2)公式: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。即   (3)单位:在国际单位制中,电功率的单位是瓦特,符号为W。常用的单位还有千瓦(kW),1 kW= 1 000 W。 (4)意义:电功率表示电流做功的快慢。 1.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。 (2)表达式   知识点 2 焦耳定律 2.热功率 (1)定义:电流通过导体发热的功率。 (2)表达式:P热=I2R。 1.纯电阻电路 　　电流通过纯电阻电路做功时,电能全部转化为电阻的内能。此时电功等于电热, W=Q=UIt=I2Rt= t,电功率等于热功率,P=P热=UI=I2R= 。 2.非纯电阻电路 　　含有电动机、电解槽等用电器的电路称为非纯电阻电路。在非纯电阻电路中,电流做的 功一部分转化为机械能或化学能,还有一小部分转化为内能。此时电功大于电热,W=UIt=Q+ E其他>Q=I2Rt,电功率大于热功率,P=UI=P热+P其他>P热=I2R。 知识点 3 电路中的能量转化 知识辨析 1.电流做功的实质是什么? 2.电功率越大,电流做功一定越多吗? 3.公式P=UI适用于非纯电阻电路中电功率的计算吗? 4.在非纯电阻电路中,能否用W= t计算电热? 一语破的 1.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所做的功。 2.不一定。电功率越大,表示电流做功越快,但不一定做功越多,还与时间有关。 3.适用。P=UI是电功率的通式,既适用于纯电阻电路也适用于非纯电阻电路。 4.不能。在非纯电阻电路中, t既不表示电功,也不能表示电热,因为欧姆定律不再适用。 关键能力 定点破 定点 电动机的功率问题 1.电动机的功率 　　当电动机正常工作时,要分清电动机的总功率(输入功率)、输出功率和热功率。 输入功率 电动机消耗的电功率(总功率),由电动机两端的电压和通过的电流决定,P总=UI 热功率 电动机线圈有电阻,电流通过线圈时要发热,P热=I2r 输出功率 电动机做有用功的功率,P出=Fv,F为电动机产生的牵引力,v为使物体获得的速度大小 功率关系 P总=P出+P热 2.电动机功率问题的分析方法 (1)抓住两个关键:确定电动机两端的电压U和电流I是解决问题的关键。若能求出U、I,就能 确定电动机的输入功率P总=UI,根据电流I和线圈电阻r,可求出热功率P热=I2r,最后求出输出功 率P出=P总-P热。 (2)间接确定电动机的电压U和电流I:首先,对于其他纯电阻电路,利用欧姆定律进行分析计算, 确定相应的电压、电流,然后利用串、并联电路中的电压关系、电流关系间接确定电动机的 电压U、电流I。 典例　有一个用直流电动机【1】提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压U=120 V,当电 动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:(取重力加速度g=10 m/s2)   (1)电动机线圈的电阻R; (2)电动机对该重物的最大提升速度【2】; (3)若因故障电动机不能转动【3】,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多 大? 信息提取    【1】电动机正常工作时,其电路为非纯电阻电路。 【2】机械功率最大时,对应的提升速度最大。 【3】机械功率为0,电能全部转化为内能。 思路点拨    (1)列出电动机提升重物时三个功率(电功率、热功率、机械功率)的表达式。 (2)根据能量守恒列出三个功率间的关系式,从而求出电动机线圈的电阻R。 (3)根据数学知识求出机械功率的最大值,从而求出相对应的最大提升速度。 (4)电动机不能转动时,可以看成是纯电阻用电器,根据欧姆定律计算出电流,再算出电动机的 电功率。 解析    (1)电动机提升重物时,总功率P电=UI 电动机线圈发热功率P热=I2R 提升重物的功率P出=P机=mgv 有P电=P热+P机,即UI=I2R+mgv 解得R=  Ω=6 Ω。 (2)根据P电=P热+P机得 P机=P电-P热=UI-I2R=-R +  当I= 时,P机有最大值 ,即I=  A=10 A时,P机max=  W=600 W 根据P机max=mgvmax(由【2】得到) 解得vmax=  m/s=1.2 m/s。 (3)若因故障电动机不能转动,则通过电动机线圈的电流为 I'= =  A=20 A 电动机消耗的电功率为 P电'=UI'=2 400 W(由【3】得到) 答案    (1)6 Ω     (2)1.2 m/s     (3)20 A    2 400 W $