高中物理第二章直流电路第6节焦耳定律电路中的能量转化省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,6,节焦耳定律电路中能量转化,1/37,课堂探究,自主学习,达标测评,2/37,自主学习,课前预习,感悟新知,目标导航,(,教师参考,),重点,:,电功、电热、电功率、热功率了解和计算,难点,:,在非纯电阻电路中电功、电热计算及二者关系,3/37,教材梳理,一、电功电功率,电功,电功率,概念,电场力移动 所做功,电流所做功与做这些功,比值,公式,W=,.,P=,.,单位,符号,.,简称,符号,.,意义,描述电能转化为其它形式能多少,描述电流 快慢,电荷,所用时间,UIt,UI,焦耳,J,瓦特,瓦,W,做功,4/37,想一想,电流做功越多,电功率越大吗,?,答案,:,不一定,.,电功率是指电流单位时间内做功,因为时间不确定,所以电功率不一定大,.,二、焦耳定律热功率,1.,焦耳定律,(1),内容,:,电流经过电阻产生热量跟,成正比,跟电阻值成,跟通电时间成正比,.,(2),公式,:Q=,.,2.,热功率,(1),定义,:,电阻通电所产生热量与产生这些热量所用时间比值,.,(2),公式,:P,热,=I,2,R.,电流二次方,正比,I,2,Rt,5/37,想一想,电风扇工作时消耗电能能够用,W=I,2,Rt,来计算吗,?,电风扇工作时,消耗电能转化成什么形式能量,?,答案,:,不能用,W=I,2,Rt,来计算电风扇工作时消耗电能,;,电风扇工作时消耗电能转化为内能和机械能,.,三、电路中能量转化,1.,纯电阻电路能量转化,:,电流所做功与产生热量相等,Q=W=UIt=,=,t,此时电能完全转化为,.,电功率,热功率,.,I,2,Rt,内能,等于,2.,非纯电阻电路能量转化,:,电能除部分转化为内能外,还要转化为其它形式能,.,这时电功用,W=,计算,产生电热只能用,Q=,计算,此时,P,电,=P,热,+P,其它,.,电功率,于热功率,.,UIt,I,2,Rt,大,6/37,3.,电路中能量守恒,:,电源功率,等于电路输出功率,与电源内电路热功率,之和,.,IE,IU,I,2,r,想一想,教材,P,66,中,怎样从能量转化与守恒角度来了解闭合电路欧姆定律,?,答案,:,E=U+Ir,IE=IU+I,2,r,即电源把其它形式能量转化为电能功率,IE,等于电源输出功率,IU,与电源内电路热功率,I,2,r,之和,.,7/37,1.,电功越小,则电功率就越小,.(,),2.,任何电路中电功,W=IUt,电热,Q=I,2,Rt,且,W=Q.(,),3.,焦耳热,Q=I,2,Rt,适合用于任何电路,.(,),4.,电动机工作时,消耗电能等于产生电热,.(,),5.,电源功率越小,其输出功率越小,.(,),思索判断,答案,:,1.,2.,3.,4.,5.,8/37,关键点一 串、并联电路中功率分析与计算,课堂探究,关键导学,关键点探究,【,问题导学,】,对串联和并联电路,电路消耗总功率与各电阻消耗功率是什么关系,?,答案,:,不论是串联还是并联电路,电路消耗总功率等于各电阻消耗功率之和,.,9/37,【,关键点归纳,】,1.,串、并联电路中功率关系,2.,额定功率和实际功率,(1),用电器正常工作时所消耗功率叫做额定功率,.,当用电器两端电压到达额定电压,U,额,时,电流到达额定电流,I,额,电功率也到达额定功率,P,额,且,P,额,=U,额,I,额,.,(2),用电器实际功率是用电器在实际工作时消耗电功率,.,为了使用电器不被烧毁,要求实际功率不能大于其额定功率,.,10/37,【,例,1】,现标有“,110 V,40 W”,灯泡,L,1,和标有“,110 V,100 W”,灯泡,L,2,及一只最大阻值为,500,滑动变阻器,R,将它们接在,220 V,电路中,在如图所表示几个接法中,最合理是,(,),C,关键点拨,此题判断最合理依据是两只灯泡均能正常发光,则必须都到达额定电压,且电路消耗功率最小,.,解析,:,L,1,和,L,2,额定电压相同,由,P=,可知,R,1,R,2,由串、并联电路电流、电压特点可知选项,A,D,中,L,1,L,2,一定不会同时正常发光,即使选项,B,C,能使,L,1,L,2,同时正常发光,但选项,B,中,P,总,=2(P,1,+P,2,),C,中,P,总,=2P,2,故选项,C,正确,.,11/37,规律方法,最合理电灯电路分析判断方法,(1),先分清哪个电路灯泡能够正常发光,能够从电流、电压、电功率中任选一个量到达其额定值,其它两个量也到达额定值方面分析,.,(2),确定了正常发光后,再比较哪一个电路实际功率小,能够用定量计算方法比较哪个电路总电流小,也能够用定性分析方法,.,12/37,(,教师备用,),例,1-1,:(,宁德市一级达标中学期中联考,),如图所表示,A,B,两端电压,U,恒为,18 V,电阻,R,1,=20,灯泡,L,标有“,6 V,1.8 W”,字样,当灯泡,L,正常发光时,求,:,(1),电阻,R,2,阻值,;,答案,:,(1)20,13/37,(2),电路消耗总电功率,P.,答案,:,(2)10.8 W,解析,:,(2),由,P=I,1,U,得,P=10.8 W.,14/37,针对训练,1-1:,把六个相同小灯泡接成如图甲、乙所表示电路,调整变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗功率分别用,P,甲,和,P,乙,表示,则以下结论中正确是,(,),解析,:,设每个灯泡正常工作时电流为,I,则甲图中电路总电流为,3I,P,甲,=,123I=36I,乙图中电路总电流为,I,P,乙,=12I=12I,故有,P,甲,=3P,乙,选项,B,正确,.,B,A.P,甲,=P,乙,B.P,甲,=3P,乙,C.P,乙,=3P,甲,D.P,乙,3P,甲,15/37,关键点二 纯电阻电路和非纯电阻电路中能量问题,【,问题导学,】,某一电路中只含有某一元件,即白炽灯、电动机、电炉、电容器、电熨斗、电饭锅、电解槽其中一个,分析哪些属于纯电阻电路,哪些属于非纯电阻电路,?,其电能是怎样转化,?,答案,:,纯电阻电路有,:,白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅,;,非纯电阻电路有,:,电动机、电解槽、电容器,;,纯电阻电路中,电流做功全部转化为电热,即,W=Q.,在非纯电阻电路中,电流做功除一部分转化为电热之外,大部分转化为其它形式能,即,W=Q+E,其它,此时,WQ.,16/37,【,关键点归纳,】,1.,两种电路比较,17/37,2.,电功与电热计算公式比较,18/37,【,例,2】,规格为“,220 V,36 W”,排气扇,线圈电阻为,40,求,:,(1),接上,220 V,电压后,求排气扇转化为机械能功率和发烧功率,;,(2),假如接上,220 V,电压后,扇叶被卡住,不能转动,求电动机消耗功率和发烧功率,.,审题指导,关键词,信息,“,220 V,36 W”,接,220 V,电压,电压和功率均抵达额定值,线圈电阻为,40,可依据“220 V,36 W”求出I,从而求出P热,扇叶被卡住,不能转动,电路转化为纯电阻电路,19/37,答案,:,(1)35 W,1 W,(2)1 210 W,1 210 W,20/37,规律方法,电动机功率问题,(1),功率关系,:P,总,=P,输出,+P,热,即,IU=P,输出,+I,2,R.,(2),电动机效率,:=.,(3),当电动机被卡住不转动时相当于一个纯电阻电路,.,21/37,(,教师备用,),例,2-1:,某一用直流电动机提升重物装置,重物质量,m=50 kg,电源电压为,120 V.,当电动机以,v=0.9 m/s,恒定速度向上提升重物时,电路中电流,I=5 A.(g=10 m/s,2,),求,:,(1),电动机线圈电阻,R,等于多少,?,(2),若因故障电动机不能转动,这时经过电动机线圈电流多大,?,电动机消耗电功率又为多大,?,解析,:,(1),电动机消耗总功率,P,总,=UI,电动机输出功率等于机械功率,P,机,=Fv=mgv,电动机发烧功率,P,热,=I,2,R,而电动机消耗总功率、热功率和输出功率之间关系为,P,总,=P,热,+P,机,所以,P,热,=P,总,-P,机,则,R=6.,(2),电动机不转动时相当于一纯电阻,由欧姆定律得,I=20 A,此时电动机消耗电功率等于发烧功率,P=I,2,R=2 400 W.,答案,:,(1)6,(2)20 A,2 400 W,22/37,针对训练,2-1,:,如图所表示电路中,电源电动势,E=12 V,内阻,r=2,指示灯,R,L,阻值为,16,电动机,M,线圈电阻,R,M,为,2.,当开关,S,闭合时,指示灯,R,L,电功率,P=4 W.,求,:,(1),流过电流表,A,电流,;,(2),电动机,M,输出机械功率,.,答案,:,(1)2 A,(2)7.5 W,23/37,关键点三 闭合电路中几个功率和电源效率,【,问题导学,】,电源输出功率大,电源效率一定高吗,?,答案,:,当外电阻等于电源内阻时,电源输出功率最大,但效率仅为,50%,并不高,.,24/37,【,关键点归纳,】,1.,电源总功率,:,P,总,=IE,随电流改变而改变,.,2.,电源内部发烧功率,:P,内,=I,2,r.,(2),当,Rr,时,伴随,R,增大输出功率减小,.,(3),当,RR,2,R,3,B.R,2,R,1,R,3,C.R,3,R,2,R,1,D.R,1,R,3,R,2,B,解析,:,电阻,R,1,R,2,并联,电阻两端电压相等,因为电阻,R,1,消耗功率最大,由功率公式,P=,可判断,R,2,R,1,由串、并联电路特点可知,经过电阻,R,1,电流小于经过电阻,R,3,电流,依据功率公式,P=I,2,R,可判断,R,1,R,3,故选,B.,35/37,5.,如图所表示,电源电动势,E=30 V,内阻,r=1,灯泡上标有“,6 V,12 W”,字样,直流电动机线圈电阻,R=2,若开关闭合后灯泡恰好能正常发光,求电动机输出机械功率,.,答案,:,36 W,36/37,谢谢观赏！,37/37,