1 第5章 第一节 电路中的能量（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（粤教版）

该高中物理课件围绕电路中的能量展开，系统讲解电功、电功率、焦耳定律及闭合电路的能量关系，重点区分纯电阻与非纯电阻电路的能量转化差异。通过生活实例导入，以表格对比、知识辨析和典例分析为学习支架，帮助学生构建从基础概念到实际应用的知识脉络。 其亮点在于以能量观念为核心，通过表格对比建构电路模型，结合典例分析（如含电动机电路）培养科学推理能力，知识辨析题强化科学论证。学生能深入理解能量转化本质，教师可借助结构化资源提升教学效率，落实核心素养培养。

1.电功 (1)定义:电流通过一段电路时,自由电荷在电场力的推动下做定向移动,电场力对自由电荷所 做的功,称为电功。电功的大小等于被消耗的电能。 (2)公式:W=UIt。 (3)单位:在国际单位制中,电功的单位是焦耳,简称焦,符号是J。 2.电功率 (1)定义:电流做功与完成这些功所用时间之比叫作电功率。 (2)公式:P= =UI。 第一节 电路中的能量 知识 清单破 知识点 1 电功和电功率 (3)单位:在国际单位制中,电功率的单位是瓦特,符号是W,1 kW=103 W。 第1讲　描述运动的基本概念 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)公式:Q=I2Rt。 2.热功率:一段电路因发热消耗的功率,P=I2R。 知识点 2 焦耳定律 第1讲　描述运动的基本概念 知识点 3 闭合电路中的能量 功率 类别 电源的 功率 电源的输 出功率 电源的内 耗功率 公式 P=EI P出=U外I P内=U内I 意义 电源提供电能的功率 外电路消耗电能的功 率 内电路消耗电能的功 率 关系 P=P出+P内 第1讲　描述运动的基本概念 导师点睛 求电功、电热需要注意: (1)若是纯电阻电路,如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等构成的电路,电流做功全 部转化为内能,电功等于电热,即W=Q或IUt=I2Rt,在计算电热和电功时,可采用公式W=Q=UIt= Pt=I2Rt= t中任一形式进行计算。 (2)若是非纯电阻电路,如含有电动机、电解槽、日光灯等的电路,电流做功除转化为内能外, 还转化为机械能、化学能等,此时有W>Q,或IUt>I2Rt,此种情况下,电功只能用公式W=IUt进行 计算,电热Q只能用公式Q=I2Rt计算。 (3)并不是含电动机的电路一定是非纯电阻电路,如果电动机没有转动,它消耗的电能仍然全 部转化为内能,还是属于纯电阻电路。 第1讲　描述运动的基本概念 1.电炉、电烙铁、电热毯、电饭锅等用电器,由于电流通过时,电能全部转化为内能,故为纯 电阻用电器。 (　    ) 2.电动机、电解槽等用电器,电流通过时电能除转化为内能外,还转化为其他形式的能,故为 非纯电阻用电器。 (　    ) 3.不论纯电阻电路还是非纯电阻电路,计算焦耳热时仍可用P热=UI。 (　    ) 4.不论何种电路,计算电功时均可用W=UIt。(　    ) 5.热功率P=I2R适用于求任何用电器产生的功率。 (　    ) 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 √ √ ✕ √ ✕ 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难 1 对纯电阻电路和非纯电阻电路的理解 讲解分析 1.纯电阻电路与非纯电阻电路的主要区别 电路种类 纯电阻电路 非纯电阻电路 电路特点 电路中只有电阻元件 电路中有能把电能转化为除内能外的其他形式的能的用电器 是否遵循欧姆定律 遵循欧姆定律,I=  不遵循欧姆定律,U>IR或I<  能量转化 电流做功,电能全部转化为内能 电流做功,电能除转化为内能外,还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 第1讲　描述运动的基本概念 电功 W=UIt= I2Rt= t W=UIt 电热 Q=UIt= I2Rt= t Q=I2Rt 电功率 P=UI= I2R=  P=UI 热功率 P热=UI= I2R=  P热=I2R 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路,计算电功时都可以用W=UIt,计算电功率时都可以用P =UI,计算电热时都可以用Q=I2Rt,计算热功率时都可以用P热=I2R。若用变形式时,就要考虑是 否是纯电阻电路。 2.两种电路中的电功和电热的关系 (1)纯电阻电路中,电功等于电热,即W=Q;非纯电阻电路中,电功大于电热,即W>Q。 (2)纯电阻电路中,电功率等于热功率,即P电=P热=UI=I2R= ;非纯电阻电路中,电功率大于热 功率,P电>P热,即UI>I2R。 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 2 含电动机电路的分析方法 讲解分析 1.电动机模型 　　如图,电动机由线圈电阻和其他元件组成。电动机正常工作时,部分电压加在线圈电阻 上,大部分电压加在其他元件上用来将电能转化为机械能,此时电路为非纯电阻电路;电动机 通电但电动机不工作时,电压全部加在线圈电阻上,此时电路为纯电阻电路。 第1讲　描述运动的基本概念 2.电动机的功率和效率 电动机的总功率(输入功率):P总=UI。 电动机的热功率:P热=I2r。 电动机的输出功率(机械功率):P出=UI-I2r。 电动机的效率: η= ×100%= ×100%= ×100%。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示电路,电源内阻为r=1 Ω,定值电阻R=5 Ω,闭合S1、断开S2【1】,电流表的示数是 1.00 A;闭合S1和S2【2】,电流表的示数是2.00 A,此时电动机竖直向上匀速吊起质量为m=0.6 kg 的重物【3】。已知电动机线圈电阻为R0=0.5 Ω,电流表、电压表均为理想电表,不计一切阻力, 取g=10 m/s2,求: (1)电源电动势E; (2)电动机的输入功率P入; (3)闭合S1和S2时,重物向上运动的速率。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】电动机支路断开,电源与电阻R组成闭合回路,满足闭合电路的欧姆定律。 【2】电动机与电阻R并联,是非纯电阻电路。 【3】细绳拉力大小等于重力,电动机正常工作,要满足能量守恒定律。 思路点拨    解答本题分三步走: 第一步:闭合S1、断开S2时,只有R接入电路,根据闭合电路的欧姆定律【4】求解电源电动势。 第二步:闭合S1、S2时,R与电动机并联,根据闭合电路的欧姆定律结合电路连接情况求出流过 电动机的电流,进而求电动机的输入功率。 第三步:根据能量守恒定律【5】列式求解重物向上运动的速率。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)电源电动势E=I1(R+r)=6.00 V(由【4】得到)。 (2)闭合S1和S2,路端电压为U=E-I2r=4.00 V 流过电动机的电流为IM=I2- =1.20 A 电动机的输入功率P入=UIM=4.80 W (3)重物向上匀速运动时电动机的输入功率等于发热功率与输出功率之和,有P入=  R0+mgv (由【5】得到) 解得v=0.68 m/s。 答案    (1)6.00 V    (2)4.80 W    (3)0.68 m/s 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 3 闭合电路的功率及效率问题 讲解分析 1.闭合电路的功率和效率 电源总功率 任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:P总=I2(R+r)=  电源内部消耗的功率 P内=I2r=P总-P出 电源的输出功率 任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=UI=I2R=  电源的效率 任意电路:η= ×100%= ×100% 纯电阻电路:η= ×100% 第1讲　描述运动的基本概念 2.电源的输出功率与外电阻的关系 (1)电源的输出功率:一个外电路为纯电阻的闭合电路可以等效为如图所示的电路。   　　电源的输出功率P出=I2R= R= = 。当R=r时,P出有最大值,即 P出max= ,此时路端电压U= ,电源的效率η=50%。电源的输出功率随外电阻R变化的图像如 图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 从图可以看出: a.当R<r时,若R增大,则P出增大;当R>r时,若R增大,则P出减小。即|R-r|越大时,P出越小;|R-r|越小 时,P出越大;|R-r|=0时,P出最大。 b.当P出<P出max时,每个P出对应两个可能的外电阻R1和R2,且可推导出R1R2=r2。 (2)定值电阻的功率 　　定值电阻的功率P定=I2R,P定只与电流I有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小时,I最大, P定最大。 第1讲　描述运动的基本概念 $