第十二章 电能 能量守恒定律之电源的功率和效率 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源的功率和效率，以知识回顾导入，梳理闭合电路欧姆定律及路端电压与负载关系，搭建新旧知识衔接的学习支架，系统讲解功率关系、效率公式及输出功率分析。 其亮点在于通过典例探究与规律总结，结合科学思维中的模型建构和科学推理，如等效法分析可变电阻功率、非纯电阻电路问题处理，助力学生深化物理观念。学生能提升解题能力，教师可高效开展教学。

电源的功率和效率 1．闭合电路欧姆定律 2．路端电压跟负载的关系： ：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟 内、外电路的电阻之和成反比． zxxk （2）表达式 （1）路端电压随外电路电阻R增大而增大 断路 短路 （2）路端电压U 随电流I 变化的图象． 知识回顾 （1）表述 2 E r R I 一、闭合电路的功率关系 2、电源的输出功率（外电路的功率） 3、电源内部消耗的功率 1、电源的功率（电路的总功率） 闭合电路的功率关系 能量守恒： 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二、电源的效率 E r R I （最后一个等号只适用于外电路为纯电阻电路） 由上式可知，外电阻R越大，电源的效率越高。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 三、电源的输出功率 E r R I 1、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 三、电源的输出功率 1、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 2、电源输出功率随外电阻变化的图线（ 图线）组卷网 O R P出 r 三、电源的输出功率 1、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 2、电源输出功率随外电阻变化的图线（ 图线） O R P出 r 3、同一输出功率值对应的两个外电阻的关系 例1. 如图所示，R 为电阻箱，V为理想电压表，当电阻箱读数为 R1＝2 Ω时，电压表读数为 U1＝4 V；当电阻箱读数为R2＝5 Ω时，电压表读数为 U2＝5 V。求： (1)电源的电动势 E 和内阻 r； (2)当电阻箱 R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值 Pm为多少？ 答案：(1)6 V　1 Ω (2)1 Ω　9 W 练习：电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是 ( 　 ) ACD A．电源的路端电压一定逐渐变小 B．电源的输出功率一定逐渐变小 C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大 D．电源的供电效率一定逐渐变小 E r R2 R1 例2.如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω。求： （1）电源的最大输出功率； （2）R1上消耗的最大功率； （3）R2上消耗的最大功率。 E r R2 R1 E r R2 R1 讨论、分析电阻消耗功率大小的方法 规律方法 1．定值电阻：求解定值电阻消耗的最大功率时，根据P＝I2R可知，只要电流最大即可． 2．可变电阻：求解可变电阻消耗的最大功率时，不能套用上述方法，因为电流随电阻的变化而变化，此时，可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解． 求解闭合电路功率问题的两个常用方法 (1)结论法：利用电源的输出功率P出随外电路电阻R变化的曲线分析． (2)等效法：找出等效电源，如分析变阻器R2消耗的功率何时最大时，把R1看成等效电源内阻的一部分． 规律方法 练习、如图所示电路，R1为变阻器，R2为定值电阻，r为电源内阻，且r>R2。若R1上的电功率为P1，R2上的电功率为P2。以下叙述中正确的是 (A) 要使P1与P2的和最大，必须使R1=r－R2。 (B) 要使P1最大，必须使R1= R2+ r。 (C) 要使P2最大，必须使R2= R1+ r。 (D)（P1+ P2）的最大值，由E和r决定。组卷网 ε r R1 R2 16 版权所有—庞留根2007.08.10， 思考、如图所示电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω电动机的电阻R0 =1.0Ω,定值电阻R=1.5Ω,电动机正常工作时电压表的示数为3.0V．求电源释放的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？ 经检查，数值计算无误，该同学求解过程是否有不当之处，若有请予以改正。 电动机消耗功率： 电源释放的电功率： P=EI=10×3.33=33.3W P=I2R0= 3.332 ×10=11.1W R E r V 某同学求解如下：整个回路的电流是： 17 版权所有—庞留根2007.08.10， 答：此解法不当 整个回路的电流是： 电源释放的电功率： 电动机消耗功率： 解答： 非纯电阻电路问题 18 版权所有—庞留根2007.08.10， 例5、如图所示，电源的电动势E＝7.5V，内阻r＝1.0 Ω，定值电阻R2＝12 Ω，电动机M的线圈的电阻R＝0.50 Ω．闭合开关S，电动机转动稳定后，电压表的示数U1＝4 V，电阻R2消耗的电功率P2＝3.0 W．求电动机转动稳定后： （1）电路的路端电压. （2）通过电动机的电流． （3）电阻的值R1； （4）电动机输出的机械功率。 M V R1 E r S R2 答案：（1）6V（2）1A(3)2Ω(4)3.5W 19 版权所有—庞留根2007.08.10， 解析　(1)由闭合电路欧姆定律E＝U1＋eq \f(U1,R1)r， ① E＝U2＋eq \f(U2,R2)r。 ② 联立①②并代入数据解得E＝6 V，r＝1 Ω。 (2)由电功率表达式P＝eq \f(E2,R＋r2)R， ③ 将③式变形为P＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)。 ④ 由④式知，当R＝r＝1 Ω时P有最大值Pm＝eq \f(E2,4r)＝9 W。 $