【优化方案】高二物理 第2章第六节焦耳定律 电路中的能量转化课件 教科

第六节焦耳定律电路中的能量转化课标定位学习目标：1.能从能量转化的角度理解电功、电热和电功率的含义．2．理解焦耳定律的意义，并能利用焦耳定律解决实际问题．3．知道电功和电热的区别，并能计算纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功、电热．重点难点：纯电阻电路和非纯电阻电路中电功、电热的区别和应用．

核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第六节焦耳定律电路中的能量转化课前自主学案课前自主学案一、电功电功率1．电功，即电流做功，实质上是导体中的_________对自由电荷的______力在做功．2．电流做功的过程就是_____转化为_________能的过程，电流做功的多少等于_____转化为________能的数量．3．电功的公式：________.4．电功率即单位时间内_____________，电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．表达式为P＝＝___.恒定电场静电电能其他形式电能其他形式W＝UIt电流所做的功UI二、焦耳定律热功率1．内容：电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟__________及________成正比．2．公式：Q＝I2Rt.3．热功率：单位时间内的发热功率．P热＝___＝______.电流的二次方导体的电阻通电时间I2R三、电路中的能量转化1．电源内部：_____________转化为_____．同时，电源本身也有一定的_____．电流流过时电源也会______，消耗____________．2．外电路：通过________做功，将电源输出的____转化为_________的能量．3．表达式：_____________.4．物理意义：电源把其他形式的能量转化为电能的功率___，等于_________________与电源内电路的__________之和，闭合电路欧姆定律实质上是_____________在闭合电路中的具体体现．其他形式的能电能电阻发热一部分电能电场力电能其他形式IE＝IU＋I2rIE电源输出功率IU热功率I2r能量守恒定律核心要点突破一、纯电阻和非纯电阻电路的区别即时应用(即时突破，小试牛刀)1.一只电炉的电阻丝电阻和一台电动机线圈电阻相同，都为R，设通过的电流相同，则(在相同时间内)下列说法正确的是(

)A．电炉和电动机的电热相等B．电动机消耗功率大于电炉消耗功率C．电炉两端电压小于电动机两端电压D．电炉和电动机两端电压相等解析：选ABC.此题关键是分清电炉丝是纯电阻用电器，而电动机是非纯电阻用电器．二、电功和电热的理解即时应用(即时突破，小试牛刀)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＝QB．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在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立解析：选B.W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W＞Q，B对，A、C、D错．三、闭闭合电电路中中的几几种功功率1．几种种功率率及相相互关关系物理量内容

电源的功率P电源的内耗功率P内电源输出功率P外普适表达式P＝IEP内＝I2rP外＝IU外纯电阻电路P＝I2(R＋r)P内＝I2rP外＝I2R联系P＝P内＋P外或IE＝I2r＋IU外(4)当P出＜Pm时，每每个输输出功功率对对应两两个可可能的的外电电阻R1和R2，且R1··R2＝r2.(5)P出与与R的关关系系如如图图2－6－1所示示．．图2－6－1即时时应应用用(即时时突突破破，，小小试试牛牛刀刀)3.如图图2－6－2所示示，，电电源源电电动动势势E＝10V，内内阻阻r＝0.2ΩΩ，标标有有““8V16W””的灯灯泡泡L恰好好正正常常发发光光，，电电动动机机线线圈圈电电阻阻R0＝0.15ΩΩ，则则电电源源的的输输出出功功率率为为()A．16WB．440WC．80WD．400W图2－6－2课堂互动讲练类型一纯电阻电路和非纯电阻电路电功计算例1在研研究究微微型型电电动动机机的的性性能能时时，，可可采采用用如如图图2－6－3所示示的的实实验验电电路路．．当当调调节节滑滑动动变变阻阻器器R，使使电电动动机机停停止止转转动动时时，，电电流流表表和和电电压压表表的的示示数数分分别别为为0.5A和1.0V；重重新新调调节节R，使使电电动动机机恢恢复复正正常常运运转转时时，，电电流流表表和和电电压压表表的的示示数数分分别别为为2.0A和15.0V．求求这这台台电电动动机机正正常常运运转转时时的的输输出出功功率率和和电电动动机机的的线线圈圈电电阻阻．．图2－6－3【思路路点点拨拨】(1)电动动机机不不转转时时相相当当于于纯纯电电阻阻，，由由欧欧姆姆定定律律求求线线圈圈电电阻阻．．(2)根据据能能量量守守恒恒求求电电动动机机正正常常运运转转时时的的输输出出功功率率．．【答案案】22.0W2Ω【规律总结结】非纯电阻阻电路中中欧姆定定律I＝U/R不成立.电功率、、电热功功率只能能用P＝UI和P＝I2R求解．其其他功率率用能量量关系处处理．变式训练练1如图2－6－4所示，电电阻R1＝20ΩΩ，电动机机绕组的的阻值R2＝10ΩΩ.当开关断断开时，，电流表表的示数数是I0＝0.5A，当开关关合上后后，电动动机转动动起来，，电路两两端的电电压不变变，电流流表的示示数I和电路消消耗的电电功率P应是()A．I＝1.5AB．I＜1.5AC．P＝15WD．P＜15W图2－6－4解析：：选BD.由题意意知，，电路路两端端的电电压U＝R1I0＝10V，闭合合开关关后，，当电电压全全部加加在电电动机机的内内阻上上时，，它的的电流流为1A，但只只有一一部分分电压压加在在电动动机内内阻上上，所所以I＜1.5A，B对；同同理电电动机机所消消耗的的功率率也小小于10W，则电电路消消耗的的电功功率P＜15W，D正确，，故选选B、D.类型二串、并联电路中的功率计算例2给定两两只标标有““110V40W””的灯泡泡L1和标有有“110V100W”的灯泡泡L2及一只只最大大阻值值为500ΩΩ的滑动动变阻阻器R，将它们接接在220V的电路中，，在下图所所示的几种种接法中，，最合理的的是()图2－6－5【思路点拨】该题所谓的的最合理就就是既能使使两个灯泡泡正常发光光，又能使使滑动变阻阻器消耗的的功率最小小，此时电电路中的电电流应该最最小．【精讲精析】由L1(110V,40W)，L2(110V,100W)，可知R1＞R2，由串、并并联电流电电压特点可可知A、D中L1、L2一定不会同同时正常发发光，虽然然B、C能使L1、L2同时正常发发光，但B中P总＝2(P1＋P2)，C中P总＝2P2，所以选C.【答案】C【规律总结】求解这类问问题，首先先要明确电电路中各元元件之间的的连接关系系，再利用用串、并联联电路的一一些性质和和功率分配配关系．求求出各元件件消耗的功功率．电路路中消耗的的总功率等等于各元件件消耗的功功率之和．．变式训练2如图2－6－6所示，R1和R2都是“4W,100Ω”的电阻，R3是“1W,100Ω”的电阻，则则AB间允许消耗耗的最大功功率是________W.图2－6－6答案：6类型三闭合电路中的功率问题例3如图2－6－7所示，电路路中电池的的电动势E＝5V，内电阻r＝10Ω，固定电阻阻R＝90Ω，R0是可变电阻阻，在R0从零增加到到400ΩΩ的过程中，，求：图2－6－7(1)可变电阻R0上消耗功率率最大的条条件和最大大热功率；；(2)电池池的的电电阻阻r和固固定定电电阻阻R上消消耗耗的的最最小小热热功功率率之之和和；；(3)R0调到到多多少少时时R上消消耗耗的的功功率率最最大大．．【思路路点点拨拨】求R0消耗耗的的功功率率最最大大时时，，可可将将R＋r都当作电源的的内电阻来处处理；求R上消耗的功率率最大时，R0不能当作电源源内阻了，因因为它是可变变的，调到最最小时，电路路中的电流最最大，因此R上的功率就最最大．【规律总结】当内、外电路路电阻相等时时，电源有最最大输出功率率，这个条件件适用求变阻阻器上消耗的的最大功率，，不适用于求求定值电阻上上消耗功率的的最大值．因因为R0是可变电阻，，不能当作电电源内阻．当当R0的阻值等于零零时电路中会会出现最大电电流，而此时时却是R的最大功率的的条件．变式训练3(2020年广东模拟)如图2－6－8所示，电动势势为E、内阻不计的的电源与三个个灯泡和三个个电阻相接．．只合上开关关S1，三个灯泡都都能正常工作作．如果再合合上S2，则下列表述述正确的是()A．电源输出功功率减小B．L1上消耗的功率率