第1節(jié)電路中的能量轉化導學案【學習目標】1、通過實例分析，理解電能轉化為其他形式的能是通過電流做功來實現的，加深對功與能量轉化關系的認識。2、通過推導電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產、生活中的相關現象。3、從能量的轉化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉化，理解電功和電熱的區(qū)別和聯系。4、聯系生活中的電風扇、空調、電動機等電器設備，體會能量轉化與守恒思想，增強理論聯系實際的意識?！緦W習重難點】學習重點：電功概念的建立和理解。學習難點：對包含電動機的電路中的能量轉化的實例分析?！局R回顧】1、用電器在工作過程中將電能轉化為__________能、__________能等__________能。2、電功的計算式__________適用于__________。3、電功的單位：國際單位：__________（__________），常用單位：__________（__________），換算：1kWh＝__________J。4、電功率的定義式__________適用于__________。5、電功率的單位：國際單位：__________（__________），常用單位：__________（__________），換算：1kW＝__________W。6、可以用__________測量電功率。7、用電器正常工作時電壓（銘牌上標出的電壓）叫__________。用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標出的功率）叫__________。用電器實際工作時的電壓叫__________。用電器在實際電壓下的功率叫__________。8、焦耳定律：電流通過某導體產生的熱量,跟__________成正比，跟__________及__________成正比。數學表達式為__________，適用于__________電路，也適用于__________電路。9、純電阻電路是指用電器只有__________和__________的電路?！咀灾黝A習】1、電流做功的實質：恒定電場對自由電荷的靜電力作__________功，電勢能__________，其它形式的能__________。2、__________指一切電流做功的功率，是總功率。__________專指電流發(fā)熱的功率，稱為熱功率。3、在非純電阻電路中，電功用__________計算，電熱用__________計算。兩者的關系是__________。這說明歐姆定律__________適用于非純電阻電路。4、對于電動機，P輸入＝__________，P熱＝__________，【課堂探究】第一部分電功和電功率思考1：電熱水壺、電動機通電時，手機電池充電時，能量是怎樣轉化的？思考2：電能轉化為其它形式的能，是怎樣實現的？思考3：電流做功的實質是什么？電路中電場力對__________的電荷所做的功，簡稱__________，通常也說成是__________。計算式：__________，適用于__________。推導：物理意義：電功是表示__________________________________________________的物理量。電功的決定因素：電功與通過用電器的__________（通過用電器的__________和__________）和用電器兩端的__________成正比。電功是__________。單位：國際單位：__________（__________），常用單位：__________（__________），換算：1kWh＝__________J測量：①用__________測量；②用__________測量。電功率：____________________。（__________）定義式：__________，適用于__________。電功率是__________。單位：國際單位：__________（__________），常用單位：__________（__________），換算：1kW＝__________W測量：__________測量電功率。__________：用電器正常工作時電壓（銘牌上標出的電壓）。__________：用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標出的功率）。__________：用電器實際工作時的電壓。__________：用電器在實際電壓下的功率。第二部分焦耳定律焦耳定律：電流通過某導體產生的熱量,跟____________________成正比，跟__________及__________成正比。數學表達式：__________推導：焦耳定律適用于__________電路，也適用于__________電路。思考1：如果電功將全部的電能都轉化為內能，則電功率的計算式應怎樣改寫？結合焦耳定律的表達式，電功率的計算式會變成怎樣？思考2：P＝UI與P＝I第四部分電路中的能量轉化純電阻電路：只含有__________的電路，把電能__________轉化為內能，如__________、__________等電熱器件組成的電路，__________及____________________也是純電阻器件。非純電阻電路：電路中含有____________________或有____________________的電路，把電能轉化為__________和__________。思考1：兩種電路中的電能怎樣計算？產生的熱量怎樣計算？說明了什么？在純電阻電路中，Q指某____________________。在非純電阻電路中，Q指____________________。思考2：非純電阻電路中，消耗的電能與產生的熱量之間有何關系？說明了什么？思考3：純電阻電路、非純電阻電路在電功、電功率、電熱上有何特點？純電阻電路：__________，即W＝__________＝__________＝__________＝__________，__________，即：P＝__________＝__________＝__________＝_非純電阻電路：電功：＝__________，電功率：＝__________，電熱：＝__________，熱功率：＝__________電動機是一種＝__________用電器，它把電能轉化為＝__________和＝__________。在電路計算中，歐姆定律＝__________適用。電動機的輸入功率：電動機的總功率，__________。電動機的熱功率：電流通過電動機的線圈時發(fā)熱的功率，__________。電動機的輸出功率：電動機做有用功的功率。輸入功率、輸出功率、熱功率的關系：__________電動機的效率：__________純電阻電路和非純電阻電路兩種電路比較內容純電阻電路非純電阻電路元件特點歐姆定律能量轉化元件舉例電功與電熱純電阻電路非純電阻電路電功電熱電功率熱功率規(guī)律總結：無論是純電阻電路還是非純電阻電路，計算電功時都可以用__________，功率都可以用__________，熱量都可以用__________，熱功率都可以用__________，若用變形式時，就要考慮是否是__________?！咀晕覝y評】1．（2022·江蘇·連云港高中高二階段練習）DC14.8V/2200mAh的鋰電池供電，額定功率為35W，當鋰電池剩余電量為總容量的20%時，掃地機器人就自動回座機充電。結合上述信息，下列說法正確的是（）A．DC14.8V/2200mAh表示該電池輸出的是交流電B．該機器人電機的額定電流為0.42AC．正常工作時機器人電動機每秒鐘輸出35J動能D．電池充滿電后機器人正常工作約45min后回座機充電2．（2022上·山東臨沂·高一山東省臨沂第一中學?？奸_學考試）如圖所示是“探究電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關”的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，左側U形管中液面高度差比右側的大。下列說法錯誤的是（）A．U形管中液面高度的變化反映了電阻產生熱量的多少B．通過左、右兩邊容器中電阻絲的電流相同C．右邊容器中的電阻R2比左邊容器中的電阻R1小D．通電時間相同，兩個容器中空氣吸收的熱量相同3．（2022上·河北滄州·高二校聯考期中）如圖甲所示，用內阻不計的充電寶為一手機充電，其等效電路如圖乙所示，充電寶向手機電池充電6min后容量減小了50mAh，此過程可認為輸出電流、輸出電壓U=5VA．充電寶輸送給手機電池的電能為900J B．充電寶輸出的電流為0.05C．手機電池的內阻為10Ω D．手機電池增加的化學能為900J4．（2020·北京朝陽·統(tǒng)考一模）某電吹風簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機M和電熱絲，部分技術參數如下表，電吹風在220V電壓下工作。下列說法正確的是（）額定電壓220V額定功率熱風時：990W冷風時：110WA．開關S1、S2都閉合時電吹風吹冷風B．吹熱風時通過電熱絲的電流為4AC．吹熱風時電熱絲的功率為990WD．該電吹風中電動機的內電阻為440Ω5．（2022上·河南南陽·高二?？茧A段練習）如圖所示，把4個完全相同的燈接成如圖所示的（a）、（b）兩個電路，兩電路電源輸出電壓相同且一定，調節(jié)變阻器R1、R2使燈均正常發(fā)光，設兩個電路消耗的功率分別為Pa、Pb，則（）A．4Pa=Pb B．Pa=4PbC．Pa<4Pb D．Pa>4Pb6．（2022上·四川成都·高一?？奸_學考試）某同學在做“調節(jié)燈泡亮度”的電學實驗時，電路如圖所示，電源電壓恒為6V，電流表的量程為“0﹣0.6A”電壓表量程“0﹣3V”，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω2A”，燈泡L標有“3V0.9W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在實驗中為了保證所有元件的安全，下列判斷正確的是（）A．該電路中，變阻器R接入電路的阻值變化范圍為0﹣20ΩB．該電路消耗的總功率的變化范圍為1.2W﹣3.6WC．該電路中，電流表示數的變化范圍為0.3A﹣0.6AD．該電路中，電燈消耗功率的變化范圍為0.4W﹣0.9W7．（2021·高二課時練習）四個定值電阻連成圖所示的電路。RA、RC的規(guī)格為“10V??4W”，R8．（2011上·江西景德鎮(zhèn)·高二階段練習）如圖所示為某一用直流電動機提升重物的裝置，重物的質量m=50kg，電源的電動勢E=110V，不計電源電阻及各處的摩擦，當電動機以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I=5A，g取9.8m/s2，試求電動機線圈的電阻。9．（2012上·湖北省直轄縣級單位·高二統(tǒng)考期中）如圖所示，有一臺提升重物用的直流電動機M，電樞的內阻為r=0.60Ω，與電動機串聯的定值電阻阻值為R=10Ω，電路的路端電壓為U=160V．圖中理想電壓表的示數為110V。求：（1）通過電動機的電流I是多大；（2）電動機的輸入功率P是多大；（3）電動機的機械功率P/是多大。【學后反思】____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________第1節(jié)電路中的能量轉化導學案【學習目標】1、通過實例分析，理解電能轉化為其他形式的能是通過電流做功來實現的，加深對功與能量轉化關系的認識。2、通過推導電功公式和焦耳定律，理解電功、電功率和焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產、生活中的相關現象。3、從能量的轉化和守恒角度分析非純電阻電路中的能量轉化，理解電功和電熱的區(qū)別和聯系。4、聯系生活中的電風扇、空調、電動機等電器設備，體會能量轉化與守恒思想，增強理論聯系實際的意識。【學習重難點】學習重點：電功概念的建立和理解。學習難點：對包含電動機的電路中的能量轉化的實例分析?！局R回顧】1、用電器在工作過程中將電能轉化為內能、機械能等其他形式的能。2、電功的計算式W＝UIt適用于一切電路。3、電功的單位：國際單位：焦耳（J），常用單位：千瓦時（kWh），換算：1kWh＝3.6×106J。4、電功率的定義式：P＝Wt5、電功率的單位：國際單位：瓦特（W），常用單位：千瓦（kW），換算：1kW＝103W。6、可以用伏安法測量電功率。7、用電器正常工作時電壓（銘牌上標出的電壓）叫額定電壓。用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標出的功率）叫額定功率。用電器實際工作時的電壓叫實際電壓。用電器在實際電壓下的功率叫實際功率。8、焦耳定律：電流通過某導體產生的熱量,跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。數學表達式為Q＝I2Rt，適用于9、純電阻電路是指用電器只有電阻和燈泡的電路?！咀灾黝A習】1、電流做功的實質：恒定電場對自由電荷的靜電力作正功，電勢能減小，其它形式的能增加。2、P＝UI指一切電流做功的功率，是總功率。P＝I3、在非純電阻電路中，電功用W＝UIt計算，電熱用Q＝I2Rt4、對于電動機，P輸入＝UI，P【課堂探究】第一部分電功和電功率思考1：電熱水壺、電動機通電時，手機電池充電時，能量是怎樣轉化的？電熱水壺通電時，電能轉化為內能。手機電池充電把電能轉化成化學能。電動機通電時把電能轉化為機械能。思考2：電能轉化為其它形式的能，是怎樣實現的？電能轉化為其它形式的能，是通過電流做功來實現的。思考3：電流做功的實質是什么？電流做功的實質：恒定電場對自由電荷的靜電力作正功，電勢能減小，其它形式的能增加。電路中電場力對定向移動的電荷所做的功，簡稱電功，通常也說成是電流的功。計算式：W＝UIt，適用于一切電路。推導：∵q＝It、W＝Uq∴W＝UIt物理意義：電功是表示量度電能轉化為其它形式的能的多少的物理量。電功的決定因素：電功與通過用電器的電量（通過用電器的電流和通電時間）和用電器兩端的電壓成正比。電功是標量。單位：國際單位：焦耳（J），常用單位：千瓦時（kWh），換算：1kWh＝3.6×106J測量：①用電能表測量；②用伏安法測量。電功率：單位時間內電流所做的功。（比值定義法）定義式：P＝Wt，電功率是標量。單位：國際單位：瓦特（W），常用單位：千瓦（kW），換算：1kW＝103W測量：伏安法測量電功率。額定電壓：用電器正常工作時電壓（銘牌上標出的電壓）。額定功率：用電器在額定電壓下的功率（銘牌上標出的功率）。實際電壓：用電器實際工作時的電壓。實際功率：用電器在實際電壓下的功率。第二部分焦耳定律焦耳定律：電流通過某導體產生的熱量,跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。數學表達式：Q推導：∵W＝Q、W＝∴Q＝焦耳定律適用于純電阻電路，也適用于非純電阻電路。思考1：如果電功將全部的電能都轉化為內能，則電功率的計算式應怎樣改寫？結合焦耳定律的表達式，電功率的計算式會變成怎樣？P＝Wt＝思考2：P＝UI與P＝IP＝UI指一切電流做功的功率，是總功率。P＝I單位時間內導體的發(fā)熱量叫做熱功率。熱功率等于通電導體中電流I的二次方與導體電阻R的乘積。第四部分電路中的能量轉化純電阻電路：只含有電阻的電路，把電能全部轉化為內能，如電爐、電烙鐵等電熱器件組成的電路，白熾燈及轉子被卡住的電動機也是純電阻器件。非純電阻電路：電路中含有電動機在轉動或有電解槽在發(fā)生化學反應的電路，把電能轉化為內能和其它形式的能。思考1：兩種電路中的電能怎樣計算？產生的熱量怎樣計算？說明了什么？電功都是W＝UIt在純電阻電路中，Q指某段電路在某段時間內消耗的全部電能。在非純電阻電路中，Q指轉化為內能的那部分電能。思考2：非純電阻電路中，消耗的電能與產生的熱量之間有何關系？說明了什么？UIt在純電阻電路中I＝UR，在非純電阻電路中說明歐姆定律不適用于非純電阻電路。思考3：純電阻電路、非純電阻電路在電功、電功率、電熱上有何特點？純電阻電路：電功＝電熱，即W＝UIt＝U非純電阻電路：電功：W＝UIt，電功率：P＝UI，電熱：Q電動機是一種非純電阻用電器，它把電能轉化為機械能和熱能。在電路計算中，歐姆定律不再適用。電動機的輸入功率：電動機的總功率，P輸入電動機的熱功率：電流通過電動機的線圈時發(fā)熱的功率，P熱電動機的輸出功率：電動機做有用功的功率。輸入功率、輸出功率、熱功率的關系：P電動機的效率：η純電阻電路和非純電阻電路兩種電路比較內容純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉化為其他形式能的用電器歐姆定律服從歐姆定律I＝U/R不服從歐姆定律：U>IR或I<U/R能量轉化電流做功全部轉化為電熱即電能全部轉化為導體的內能電流做功除轉化為內能外還要轉化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈等電動機、電解槽等電功與電熱純電阻電路非純電阻電路電功W＝IUt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝IUt電熱Q＝IUt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tQ＝I2Rt電功率P＝IU＝I2R＝eq\f(U2,R)P＝UI熱功率P＝IU＝I2R＝eq\f(U2,R)P＝I2R規(guī)律總結：無論是純電阻電路還是非純電阻電路，計算電功時都可以用W＝UIt，功率都可以用P＝UI，熱量都可以用Q＝I2Rt，熱功率都可以用P【自我測評】1．（2022·江蘇·連云港高中高二階段練習）DC14.8V/2200mAh的鋰電池供電，額定功率為35W，當鋰電池剩余電量為總容量的20%時，掃地機器人就自動回座機充電。結合上述信息，下列說法正確的是（）A．DC14.8V/2200mAh表示該電池輸出的是交流電B．該機器人電機的額定電流為0.42AC．正常工作時機器人電動機每秒鐘輸出35J動能D．電池充滿電后機器人正常工作約45min后回座機充電【答案】D【詳解】A．DC14.8V/2200mAh表示該電池輸出的是直流電，選項A錯誤；B．該機器人電機的額定電流為I=選項B錯誤；C．正常工作時機器人電動機內阻要產生部分內能，則每秒鐘輸出動能小于35J，選項C錯誤；D．機器人人正常工作的時間t=選項D正確。故選D。2．（2022上·山東臨沂·高一山東省臨沂第一中學?？奸_學考試）如圖所示是“探究電流通過導體時產生熱的多少跟什么因素有關”的實驗裝置，兩個透明容器中密封著等量的空氣，通電一段時間后，左側U形管中液面高度差比右側的大。下列說法錯誤的是（

）A．U形管中液面高度的變化反映了電阻產生熱量的多少B．通過左、右兩邊容器中電阻絲的電流相同C．右邊容器中的電阻R2比左邊容器中的電阻R1小D．通電時間相同，兩個容器中空氣吸收的熱量相同【答案】D【詳解】A．電流通過導體產生熱量的多少不能直接觀察，但容器中空氣的溫度變化導致容器中空氣體積的變化，即可以通過U形管液面高度差的變化來反映，這種研究方法叫轉換法，故A正確；B．由題圖可知兩個電阻串聯在一起，根據串聯電路中電流的規(guī)律可知，通過左、右兩邊容器中電阻絲的電流相同，故B正確；C．由電路圖可知兩電阻串聯，根據串聯電路的電流特點可知通過它們的電流大小相等，根據Q=I2Rt可知，當通電時間和通電電流相同時，電阻越大產生的熱量就越多，U形管中液面高度差就越高，所以可得右邊容器中的電阻R2比左邊容器中的電阻D．兩個容器中的通電電流和通電時間相同，電阻大小不同，由Q=I本題選錯誤項，故選D。3．（2022上·河北滄州·高二校聯考期中）如圖甲所示，用內阻不計的充電寶為一手機充電，其等效電路如圖乙所示，充電寶向手機電池充電6min后容量減小了50mAh，此過程可認為輸出電流、輸出電壓U=5VA．充電寶輸送給手機電池的電能為900J B．充電寶輸出的電流為0.05C．手機電池的內阻為10Ω D．手機電池增加的化學能為900J【答案】A【詳解】A．由題意可知，此過程中通過串聯電路的電荷量q=50×充電寶提供的電能等于電場力做功W=qU=180×5故A正確；B．充電寶輸出的電流I=故B錯誤；C．手機電池不是純電阻電路，因此內阻不能用歐姆定律計算，故C錯誤；D．手機電池增加的化學能等于充電寶提供的電能減去自身消耗的焦耳熱，所以手機電池增加的化學能一定小于900J，故D錯誤。故選A。4．（2020·北京朝陽·統(tǒng)考一模）某電吹風簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機M和電熱絲，部分技術參數如下表，電吹風在220V電壓下工作。下列說法正確的是（）額定電壓220V額定功率熱風時：990W冷風時：110WA．開關S1、S2都閉合時電吹風吹冷風B．吹熱風時通過電熱絲的電流為4AC．吹熱風時電熱絲的功率為990WD．該電吹風中電動機的內電阻為440Ω【答案】B【詳解】A．由電路圖可知，開關S1、S2都閉合時電動機M和電熱絲同時接入電路，電吹風吹熱風，故A錯誤；BC．開關S1、S2都閉合時電動機M和電熱絲同時接入電路，電吹風吹熱風，此時電熱絲的功率為P=電流為I=故B正確，C錯誤；D．只有開關S2閉合時，僅電動機接入電路，若電動機為純電阻，其電阻為r=由于電動機正常工作時為非純電阻，則電阻不為440Ω，故D錯誤。故選B。5．（2022上·河南南陽·高二?？茧A段練習）如圖所示，把4個完全相同的燈接成如圖所示的（a）、（b）兩個電路，兩電路電源輸出電壓相同且一定，調節(jié)變阻器R1、R2使燈均正常發(fā)光，設兩個電路消耗的功率分別為Pa、Pb，則（）A．4Pa=Pb B．Pa=4PbC．Pa<4Pb D．Pa>4Pb【答案】B【詳解】令燈泡的額定電壓與額定電流分別為U0、I0，則a電路中干路電流為Pb電路干路電流為I0P可知Pa=4Pb故選B。6．（2022上·四川成都·高一校考開學考試）某同學在做“調節(jié)燈泡亮度”的電學實驗時，電路如圖所示，電源電壓恒為6V，電流表的量程為“0﹣0.6A”電壓表量程“0﹣3V”，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω2A”，燈泡L標有“3V0.9W”字樣（忽略燈絲電阻變化），在實驗中為了保證所有元件的安全，下列判斷正確的是（）A．該電路中，變阻器R接入電路的阻值變化范圍為0﹣20ΩB．該電路消耗的總功率的變化范圍為1.2W﹣3.6WC．該電路中，電流表示數的變化范圍為0.3A﹣0.6AD．該電路中，電燈消耗功率的變化范圍為0.4W﹣0.9W【答案】D【詳解】A．假設燈泡L兩端剛好達到額定電壓，則流過燈泡的電流為I=該電流小于電流表的量程，小于滑動變阻器的額定電流，故0.3A為回路能達到的最大電流，此時滑動變阻器兩端的電壓為3V，故滑動變阻器可調的最小阻值為R即滑動變阻器R接入電路的阻值變化范圍為10Ω﹣20Ω，A錯誤；B．當回路電流為0.3A時電路消耗的總功率最大，為P燈泡阻值為R當滑動變阻器阻值調到R2=20Ω時，回路電流最小，為I此時電路消耗的