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，核心知识点包括电功、电功率、焦耳定律、纯电阻与非纯电阻电路特点及电动机功率参数。课堂通过生活用电器提问能量转化导入，衔接初中知识，以问题链引导电流做功实质及公式推导，搭建从初中到高中的学习支架。 其亮点在于以家用电器图片等生活实例激发兴趣，通过问题链引导科学推理（如推导焦耳定律），对比纯电阻与非纯电阻电路建构模型，落实物理观念与科学思维。例题巩固电动机功率计算，帮助学生理解能量转化，教师可高效实施教学。

第十二章 第一节 电路中的能量转化 学习目标 任务1：知道电功和电功率的概念 任务2：理解焦耳定律 任务3：知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点与区别 任务4：知道电动机的三个功率参数 问题： 现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电动汽车、电热水壶、电脑、电视等等。那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ 任务1：知道电功和电功率的概念 机械能 内能 在初中我们就知道，电动机通电，电能转化为什么能？ 化学能 那电能转化为其他形式的能，究竟是通过什么来实现的呢？ 电热水壶通电，电能转化为什么能？ 蓄电池充电时，电能转化为什么能？ 通过电流做功来实现的 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，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。 如图,一段电路两端的电压为U，通过的电流为I，在t时间内通过这段电路任一横截面的电荷量q=? 任务1：知道电功和电功率的概念 如果这段电路两端的电势差是U，静电力做功应该怎么表示呢？ W =Uq=UIt 上式表示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。 单位：焦耳（J） 适用范围： 任何电路和元件 任务1：知道电功和电功率的概念 电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫做电功率，用P表示，故而应该得到的表达式为？ P =UI 单位：在国际单位制中功率的单位是瓦特（w），常用单位有千瓦（kw）。 物理意义： 电功率表示电流做功的快慢。 任务1：知道电功和电功率的概念 额定功率和实际功率 （1）额定功率：用电器正常工作时所消耗的功率。 （用电器加上额定电压时消耗的功率） （2）实际功率：用电器在实际工作时消耗的功率。 注:防止用电器烧毁，实际功率不能大于额定功率。 任务1：知道电功和电功率的概念 任务2：理解焦耳定律 电流做功，究竟电能会转化为哪种形式的能量，要看电路中有哪种类型的用电器。 比如电流通过电热水器中的电热元件做功时，电能全部转化为导体的内能。电流在 这段电路中做的功W等于这段电路产生的热量Q，再结合欧姆定律请同学们推导下热量Q的表达式。 Q=W=UIt 由欧姆定律U=IR，可以得到热量Q的表达式 Q=I2Rt 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.热功率：单位时间内的发热量。 表达式 （2）定义式：Q＝I2Rt。 （3）适用于一切电路。 任务2：理解焦耳定律 在推导P=UI 的过程中，没有对电路的性质作任何限制，其中的电功率P是指电流做功的功率。 在推导 的过程中，我们用到了W=Q这个条件，它要求电流做的功“全部变成热”， 其中的P热是指电流通过导体发热的功率。 焦耳定律讨论了电路中电能完全转化为内能的情况，但是实际中有些电路除含有电阻外还含有其他负载，如电动机。这里就要提到两种电路。 任务3：知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点与区别 1.纯电阻电路: (电能全部转化为导体内能) 电能 → 内能 W Q = I2Rt UIt (U＝IR) 指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! 指转化为内能的那部分电能! 任务3：知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点与区别 M 2.非纯电阻电路: (电能一部分转化为 内能，另一部分转化 为其他形式能) 电能 → W UIt I2Rt I＜ ＞ Q W —Q 内能+其它形式的能 如电动机电路 说明：欧姆定律不适用于非纯电阻电路！ 任务4：知道电动机的三个功率参数 问题1：当电风扇接通电源后，会带动风扇转动，这里涉及哪些功率？功率间的关系又如何？ P电=P机+P损 从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。 问题2：设电动机消耗的功率为P电，电动机对外做功，输出的功率为P机，另外，电动机工作时自身也有能量损失，对应的功率为P损，它们之间应该满足什么关系呢？ 问题3：设电动机两端的电压为U，通过电动机线圈的电流为I，则P电=？ P电=UI 任务4：知道电动机的三个功率参数 问题4：电动机刚停止工作时，我们发现外壳是热的，说明工作时有电能转化为内能。设电动机线圈的电阻为R，则P损=？ 问题5：这说明，由于电动机线圈有电阻，所以电能除了转化为机械能之外，确实还有一部分转化为内能。电动机的转子与轴承均有摩擦，另外还有空气阻力。但若忽略这部分能量损失，只考虑线圈发热产生的能量损失，则P损和P热有什么关系呢？ P损=P热 P热=I2R 例题：一台电动机，线圈的电阻是0.4 ，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流为5A.这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？ 同学1 同学2 正确答案 P热=10w P机=1090w 学以致用 Ω 谢谢观看 $