人教版高二物理选修3-1第二章《电路》第五节《电功率》学案(20210420224915)

1、第五节2.5电功率学习目标：1 理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。了解实际功率和额定功率。2. 了解电功和电热的关系。了解公式 Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。 重点：区别并掌握电功和电热的计算。难点：能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。学习过程： 合作探究（一）复习上课时内容要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。1通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做 功吗？2 电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子 新课教学1 .电功和电功率（1

2、 ） 电功定义： ，简称电功，通常也说成是电流的功。用表示。实质：是能量守恒定律在电路中的体现。即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化 过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。【注意】功是能量转化的量度，电流做了多少功，就有多少电能减少而转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少，这是电路中能量转化与守恒的关键。在第一章里我们学过电场力对电荷的功，若电荷q在电场力作用下从 A搬至B , AB两点间电势差为U AB，则电场力做功 W=qU AB。对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功W=qU，在导体中形成电流，且q=lt,

3、（在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为 q, l=q/t），所以W=qU=IUt。这 就是电路中电场力做功即电功的表达式。表达式： 【说明】：表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时 间成正比。 适用条件：I、U不随时间变化一一恒定电流。单位： （J）。1J=1V A s（2）电功率 定义： 表达式： （对任何电路都适用）上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压 U的乘积。 单位：。1W=1J/s 额定功率和实际功率额定功率： 叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。实际功率：用电器在实际电压下的功率。

4、实际功率P实=IU , U、I分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里W=IUt是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。电流在通过导体时，导体要发热，电能转化为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定 律。一般认为，W=IUt，又由欧姆定律，U=IR，所以得出 W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I 2Rt。这里有一个错误，思考并找出来。2 .焦耳定律一一电流热效应（1 ）焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量，

5、跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式：Q=l2Rt【说明】：对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功 W等于电热 Q ；这时 W= Q=Ult=l2Rt（2）热功率：单位时间内的发热量。即 P=Q/t= I2R 【注意】和都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。对所有的电路都适用，而式只适用于纯电 阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时WQ。即W=Q+E其它 或P =P热+ P其它、UI = PR + P其它-T1*-

6、4;p分析P56例题（从能量转化和守恒入手）如图一.再增补两个问题（1）电动机的效率。（2）若由于某种原因电动机被卡住，U这时电动机消耗的功率为多少？最后通过“思考与讨论”以加深认识。注意，在非纯电阻电路中，欧姆定律已不适用。（三）小结：比较 Ult和|2Rt的区别和联系，从能的转化与守恒的角度解释纯电阻电路和非纯电阻电路中电功和电热的关系。在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，故电功W等于电热 Q在非纯电阻电路中，电能的一部分转化为电热，另一部分转化为其他形式的能（如机械能、化学能），故电功W大于电热 Q1 导体内自由电荷在 作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功2 电场力做功将引起能

7、量的转化，_能转化为 能，例如电动机：电能t ，电热器：电能t，如电解槽：电能t 3、 对于一段导体而言，两端电势差为U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力所做的功W=，在导体中形成电流，在时间间隔t内搬运的电量为q，则通过导体的电流是 ，所以W=。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。电功的单位是：4、 电功率的定义： ，所以公式是： ，功率的单位是： 5、焦耳定律一一电流热效应内容：电流通过导体产生的热量，跟成正比。表达式： 【说明】：（1） 对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电功W电热 Q。（填“=,<,>”）（2） 对于非纯电阻电路中的能

8、量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时WQ （填=, < , >”）。可以推出 UIR（填“=,<,>”）6、热功率：单位时间内的发热量。即P=范例教学【例1】额定电压为220V的电动机的线圈电阻为 0.8, |，正常工作时，电动机每秒放出的热量为为1280J,则电动机正常工作时的电流强度为多大？电动机每秒消耗的电能是多少？每秒有多少焦的电能转化成机械能？如果接上220V的电源后，转子被卡住，不能转动，这时电动机消耗的功率和发热功率有没有变化？若 有，各为多少？【例2】如图所示，电源的电动势是6V，内电阻是0.5门，小电动机M的线圈电阻为0.5&q

9、uot;，限流电阻Ro为 3门，若电压表的示数为 3V，试求：电源的功率和电源的输出功率电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率练习拓展一、选择题:1、在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器：（）A、电扇和电吹风B、白炽灯、电烙铁和电热毯C、洗衣机和电冰箱D、电解槽2、关于电功，下列说法中正确的有：（）A、电功的实质是电场力所做的功B、电功是电能转化为其他形式能量的量度C、电场力做功使金属导体内的自由电子运动的速率越来越大D、电流通过电动机时的电功率和热功率相等3、在某段电路中，其两端电压为 U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R,则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是（）2A、 在

10、任何电路中，电功Ult=l RtB、在任何电路中，电功为 Ult，电热为I2Rt2C、 在纯电阻电路中，Ult=l Rt2D、 在非纯电阻电路中，Ult > l RtA灯比B灯亮 B灯比A灯亮 A灯比B灯亮 B灯比A灯亮4、若A灯标有“ 220V 60W ”，B灯标有“ 220V 100W ”，把两灯接入电路中，下列说法中正确的是（A、当通过两灯的电流相等时,B、当通过两灯的电流相等时，C、当加在两灯的电压相等时，D、当加在两灯的电压相等时，5、为了使电炉消耗的功率减小到原来的一半，可行的办法是（）A、使通过它的电流减半B、使两端的电压减半C、使电炉的电阻减半D、使它两端的电压和电阻均减

11、半第4页2P=l R,电灯变亮2P=l R，电灯变暗2P=U /R，电灯变亮2P= U /R，电灯变暗6、有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡把灯丝接通，再接入电源后，所发生的现象及其原因是（A、灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据B、灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据C、灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据D、灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据、填空题:7、一个电阻为20"的导体，当它每通过 3C电量时，电流做功 18J，那么此导体两端所加电压为 V，通 过3C电量的时间为 s。8、在电阻器上除了标明电阻值，还标明额定功率，这是它工作时允许消耗的最大功率，超过这个功率，电阻器就会

12、烧坏，现有一个“ 10 4W”的电阻器，允许加在这个电阻器上的最大电压为U= V。允许通过这个电阻器的最大电流为l= A。当电阻器两端的电压为16V时，它消耗的功率为 P=W。9、有一电风扇标有“ 220V 55W ”，若电风扇的电动机线圈电阻为8。，当它正常工作时，电源供给的电功率是W，转化为风的电功率是W，电动机的发热功率是 W。10、电动势为3V、内电阻为1门的电源只给一个额定电压为3V的小灯泡供电，若小灯泡两端的实际电压为W，小灯泡的额定功率是'评价2.5V，忽略温度对灯泡电阻的影响，则此时小灯泡的实际功率是纠错归纳整理三、计算题：3V的11、某滑动变阻器上标有“ 20Q、0.2A”的字样，现将固定端 A和滑动端P接在 一 电源上，并保持电压不变，如图所示。在P由B端向A端移动的过程中，AP端允许消耗的最大功率是多少？这时AP段的电阻多大？dA12、一个标有“ 110V、10W”的灯泡，求：它的电阻；正常工作时的电流；如果接在100V的电路中实际功率多大？接在220V电压的电路中，它的实际功率多大？会发生什么现象?13、如图所示的电路中，电阻 R=10l】，电动机 M的线圈电阻=1门，加在电路两端的电压 U=100V，已知电 流表