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能量关系。课堂从生活用电器能量转化提问导入，通过问题引导静电力做功推导，构建从现象到公式再到规律的学习支架。 其亮点在于结合实验探究（焦耳实验）、视频演示（电池与锡箔纸燃烧）和典型例题，以科学思维中的模型建构和科学推理区分电路类型，强化物理观念中的能量观念。学生能深化能量转化理解，教师可借助清晰脉络和考点示例提升教学效果。

第十二章 电能 能量守恒定律 12.1电路中的能量转化 课堂引入 现代生活中随处都可以见到用电设备和用电器，例如电灯、电视、电热水壶、电吹风等。 那么，你知道这些用电器中的能量是怎样转化的吗？ 电功 电能 机械能 电能 内能 电流做功 功是能量转化的量度 电流是如何做功的？ 静电力对自由电荷做功大小如何？ 如图，在一段电路中，电路两端电压为U，在t时间内，定向移动电荷量为q，则移动电荷静电力做多少功？若电路中的电流为I，又可以怎样表示静电力做功？ 静电力做的功为： 即： 静电力所做功等于这段电路两端电压、电路中电流、通电时间三者的乘积． 问题： 2.单位：国际单位制：焦耳 简称 焦（J） 常用单位有：千瓦时（kW·h）.俗称“度” 　1kW·h＝3.6×106J 定义：在一段电路中静电力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称为电功． （任何电路） 3.物理意义：电能转化为其他形式能的量度。 一、电功 1.表达式： 观察与思考 下图是电磁炉使用时两张图片，图1是否代表电流做功较多 图1 图2 图中的数字意义是电磁炉工作时的电功率,不是电流做功的多少 3.物理意义：表示电流做功的快慢． 2.单位：国际单位制：瓦（W）， 常用单位：千瓦（kW）．1kW=103W 1.表达式： （任何电路） （比值定义法） W=UIt P=UI 电流在一段电路中所做的功与通电时间的比值 定义： 二、电功率 不同用电器做功的快慢不同，如何描述电流做功的快慢？ 几种常见家用电器的额定功率 用电器 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） ～150 300～800 100～150 800～1200 40～60 4.说明：、电功和电功率 额定功率:用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率） 实际电压:用电器实际工作时的电压 实际功率:用电器在实际电压下的功率 额定电压:用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压） 注:防止用电器烧毁，实际功率不能大于额定功率。 电炉丝和导线通过电流相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热? 电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关? 问题： 实验： 英国物理学家焦耳做了大量实验，并得出结论：导体产生的热量与导体电阻、通过导体的电流、通电时间有关。 英国著名物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳 理论： W=UIt U=IR Q＝I2Rt 三.焦耳定律 　　焦耳（James Prescott Joule， 1818—1889），英国物理学家。用 近 40 年的时间做了 400 多次实验， 研究热和功的关系。通过大量的实 验，于 1840 年最先精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。 内容：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 ． 1.表达式：Q＝I2Rt. 2．热功率： 焦耳定律的微观解释 电流通过导体时，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属正离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子的热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高。   三、焦耳定律 一段电路因发热而消耗的功率 4.电流热效应的实质：电能通过电流做功转化为内能（热能）。 3.电流热效应：电流通过导体时电能转化成内能的现象 由电流的热效应可知，电流通过任何导体都要产生热量，任何用电器都是由导体构成的，所以任何用电器都要产生热量。如过通过用电器的电流为I，构成用电器的导体的电阻为R，则导体产生的热功率为 因此，此公式是用电器内部的导体产生的热量，所以该公式适用于任何用电器。 热量 Q 观看视频：电池和锡箔纸的激情燃烧 任何导体中通入电流都要产生热量 消耗电能和产生热量相等吗？ 电路消耗的电能（电流做的总功） 电功 W=UIt 电路产生的热量（转化为的内能） 电热（焦耳定律） Q＝I2Rt 四、电路中的能量转换 纯电阻 非纯电阻 将电能全都转化为内能的电路元件 电能部分转化为内能还部分转化为其它形式能量的元件 全都由纯电阻元件组成的电路称为纯电阻电路 有非纯电阻元件的电路称为非纯电阻电路 如：白炽灯、电热丝、被卡住的电动机等 如：电动机，电解槽等 W电=Q热 W电＞Q热 物理意义 纯电阻电路 非纯电阻电路 能量 转化情况 电功： 电功率： 电热： 热功率： 满足欧姆定律： 不满足欧姆定律： 电路消耗的总电能和电功率 因导线有电阻而产生的热量和发热功率 (1)输入功率：电动机消耗的总功率 (2)热功率：线圈上电阻的发热功率 P入＝UI P热＝I2r P出＝P入-P热=IU－I2r (3)输出功率：电动机将电能转化为机械能的功率，也称机械功率 电动机（非纯电阻元件）的“三个功率和效率” (4)电动机的效率： 四、电路中的能量转换 典型考点一　电功和电热 1．下列关于电功的说法中错误的是(　　) A．导体内静电力移送电荷所做的功叫作电功 B．电流做功的过程，就是电能转化为其他形式的能的过程 C．电流做功消耗的能量，由电源供给 D．电功就是电能 解析　根据电功的定义及特点，可以判断A、B、C均正确；电功是电能转化为其他形式的能的量度，功和能是不同的概念，D错误。本题选说法错误的，故选D。 答案 解析 2．关于电功W和电热Q的说法正确的是(　　) A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D．W＝UIt在任何电路中都成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立 解析　W＝UIt、Q＝I2Rt适用一切电路，在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B正确，A、C、D错误。 答案 解析 答案 解析 典型考点二　电功率和热功率 3．(多选)关于四个公式：①P＝UI；②P＝I2R；③P＝eq \f(U2,R)；④P＝eq \f(W,t)，下列叙述正确的是(　　) A．公式①④适用于任何电路的电功率的计算 B．公式②适用于任何电路的热功率的计算 C．公式①②③适用于任何电路的电功率的计算 D．以上均不正确 解析　P＝UI、P＝eq \f(W,t)适用于任何电路的电功率的计算，而P＝I2R、P＝eq \f(U2,R)只适用于纯电阻电路的电功率的计算，A正确，C错误；P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，P＝UI、P＝eq \f(U2,R)只适用于纯电阻电路的热功率的计算，B正确。 $