1、第十二章電能能量守恒定律1電路中的能量轉(zhuǎn)化課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1理解電功和電功率的概念，知道電流做功的實(shí)質(zhì)。2理解電熱和電熱功率，關(guān)注焦耳定律在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。3從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度理解電功和電熱的區(qū)別。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋 1電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，是通過_做功來實(shí)現(xiàn)的。2電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的_對(duì)自由電荷的靜電力在做功。3靜電力的功：電流在一段電路中所做的功等于電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電時(shí)間t三者的_。即W_。知識(shí)點(diǎn) 1電功和電功率電流恒定電場(chǎng)乘積UIt4電功率(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電

2、_之比。(2)定義式：P_。(3)電功率表達(dá)式：P_。(4)單位：電功的單位是_(J)，電功率的單位是_(W)。時(shí)間UI焦耳瓦特1焦耳定律：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成_，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成_。即Q_。2熱功率：電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率P熱_。知識(shí)點(diǎn) 2焦耳定律正比正比I2RtI2R1電動(dòng)機(jī)工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電動(dòng)機(jī)從電源獲得的能量，一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為_。2功率關(guān)系：P電_。3電池充電時(shí)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電能轉(zhuǎn)化為_能和內(nèi)能。知識(shí)點(diǎn) 3電路中的能量轉(zhuǎn)化內(nèi)能P機(jī)P熱化學(xué)預(yù)習(xí)自測(cè)判一判(1)電功與能量的單位都是焦耳，電功就是電能。()(2)電功與電能不同，電流做功的過程

3、就是電能向其他形式的能量轉(zhuǎn)化的過程。()(3)電功率越大，表示電流做功越多。()(4)焦耳定律的表達(dá)式為QI2Rt，此式適用于任何電路。()選一選如圖所示，一幢居民樓里住著生活習(xí)慣各不相同的24戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，例如電爐、電視機(jī)、微波爐、電腦等。停電時(shí)，用歐姆表測(cè)得A、B間電阻為R；供電后，各家電器同時(shí)使用，測(cè)得A、B間電壓為U，進(jìn)線電流為I，則計(jì)算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是()C解析：家用電器中有純電阻也有非純電阻，故總電功率只能用PUI來計(jì)算，C正確。想一想家用白熾燈泡的燈絲是由彈簧形狀的鎢絲制成的。下列三幅漫畫生動(dòng)地描繪了一位學(xué)生的經(jīng)歷，下圖中壞的燈泡“

4、比原來更亮”的原因是什么？課內(nèi)互動(dòng)探究用電爐燒水時(shí)，爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅，產(chǎn)生大量的熱，而連接電爐的導(dǎo)線卻不怎么熱，這是什么原因？提示：通電導(dǎo)線跟電爐絲是串聯(lián)在一起的，通過它們的電流相等，而電爐絲的電阻比連接電爐絲的導(dǎo)線電阻要大得多。由焦耳定律QI2Rt知在相等的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線產(chǎn)生的熱量比電爐絲產(chǎn)生的熱量要少得多。串、并聯(lián)電路中電功率的分析與計(jì)算情景導(dǎo)入探究 一要點(diǎn)提煉3結(jié)論無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的功率之和。(1)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題，比例法求解會(huì)使問題簡化，但一定要確定是正比關(guān)系還是反比關(guān)系。(2)當(dāng)分析用電器的功率問題時(shí)，一定要注意用電器的安

5、全，即不要超過用電器的額定電壓、額定電流。特別提醒(2021廣東省惠州市高二上學(xué)期期末)額定電壓都是110 V，額定功率PA100 W，PB40 W的電燈兩盞，若接在電壓是220 V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是下圖中的哪一個(gè)()典例1典例剖析C思路引導(dǎo)：由于題目電壓已定，取最小電流功率最小，但需保證用電器都正常工作。解析：電路要正常工作且消耗功率最小，則P總U總I總可知I總越小越好，但不能小于A的額定電流，故A可在干路中而B所需電流要小，可并聯(lián)電阻分流從而得到正常工作的最小電流及最小功率，故選C。1(2021吉林省吉林二中高二上月考)在高速公路隧道內(nèi)兩側(cè)的電燈

6、泡不易更換，為了延長電燈泡的使用壽命，一個(gè)接口處通常安裝兩個(gè)完全相同的燈泡，在考慮溫度對(duì)電阻影響的情況下，下列說法正確的是()A兩個(gè)燈泡串聯(lián)B兩個(gè)燈泡并聯(lián)C每個(gè)燈泡實(shí)際消耗的功率是其額定功率的四分之一D每個(gè)燈泡實(shí)際消耗的功率小于其額定功率的四分之一A如圖電風(fēng)扇和電熨斗都是通過電流做功進(jìn)行工作的電器。請(qǐng)思考：(1)電風(fēng)扇工作時(shí)，將電能主要轉(zhuǎn)化為什么能？(2)電熨斗工作時(shí)，將電能主要轉(zhuǎn)化為什么能？提示：(1)機(jī)械能(2)熱能純電阻電路與非純電阻電路情景導(dǎo)入探究 二1兩種電路的比較要點(diǎn)提煉2電功、電熱、電功率、熱功率的比較【注意】(1)正確識(shí)別純電阻電路與非純電阻電路，明確各公式的適用條件及電功和電

7、熱的關(guān)系。(2)電動(dòng)機(jī)電路不是純電阻電路，但被卡住時(shí)則為純電阻電路。歐姆定律只適用于純電阻電路。規(guī)格為“220 V36 W”的排氣扇，線圈電阻為40 ，求：(1)接上220 V電壓后， 排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱的功率；(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱的功率。思路引導(dǎo)：審題時(shí)應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)發(fā)熱功率為P熱I2R。(2)機(jī)械能的功率為：P機(jī)P電P熱。(3)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可理解為純電阻。典例 2典例剖析答案：(1)35 W1 W(2)1 210 W1 210 W【歸納】(1)對(duì)于非純電阻電路(如電動(dòng)機(jī))，總功率P總IU，電熱功率P熱I2R，通常機(jī)械功

8、率從能量守恒定律得出P機(jī)P總P熱。(2)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率還可以用P機(jī)F牽v求得。(3)流過電動(dòng)機(jī)的電流是解題的關(guān)鍵，但整體不能用歐姆定律求解，通常要用電路規(guī)律間接求解。2(多選)(2021新疆實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二第一學(xué)期期末)如圖所示，定值電阻R20 ，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R01.0 ，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)是1.0 A。當(dāng)開關(guān)S閉合后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)為2.0 A。則()A電路電壓為20 VB電路的發(fā)熱功率為20 WC電動(dòng)機(jī)的輸出功率為19 WD電動(dòng)機(jī)的效率是95%對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練ACD核心素養(yǎng)提升1非純電阻電路兩端所加電壓U1與其電阻部分的電壓U2不等，U1U2。2不

9、管是純電阻電路還是非純電阻電路，其功率PUI恒成立，P熱I2R也恒成立，但在非純電阻電路中，PP熱，不能用錯(cuò)公式。3為避免錯(cuò)誤，可以從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度進(jìn)行判斷，不要盲目下結(jié)論。4當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)(剛啟動(dòng)或被卡住)時(shí)電動(dòng)機(jī)所在電路為純電阻電路，滿足歐姆定律。此時(shí)的電流是電動(dòng)機(jī)的最大電流。誤區(qū)警示案例A錯(cuò)解：B或C或D錯(cuò)因分析：錯(cuò)解B：不清楚在非純電阻電路中公式UIR不再成立，錯(cuò)選B項(xiàng)；錯(cuò)解C：由WIUt判斷出W1W2，考慮到電動(dòng)機(jī)有機(jī)械能輸出，由能量的轉(zhuǎn)化與守恒判斷得Q1Q2，誤認(rèn)為C正確；錯(cuò)解D：正確判斷出U1U2后，由WIUt得W1W2，由QIUt，得Q1Q2，錯(cuò)選D項(xiàng)。正確解答：電動(dòng)機(jī)正

10、常工作時(shí)其電路是非純電阻電路，其兩端電壓U2IRU1，B錯(cuò)誤；電流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此W1W2，C錯(cuò)誤；產(chǎn)生的熱量由QI2Rt可判斷Q1Q2，A正確，D錯(cuò)誤。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1(2021寧波諾丁漢大學(xué)附屬中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示，理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干，設(shè)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為R1，它與電熱絲的電阻R2串聯(lián)，接到直流電源上，電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I，消耗的電功率為P，則有()APUIBPI2(R1R2)CPUIDPI2(R1R2)D解析：電吹風(fēng)機(jī)消耗的電功率P是總的功率，總功率的大小應(yīng)該用PIU來計(jì)算，所

11、以總功率PIU，所以AC錯(cuò)誤；電吹風(fēng)機(jī)中發(fā)熱的功率要用I2R來計(jì)算，所以總的發(fā)熱功率為I2(R1R2)，吹風(fēng)機(jī)的總功率PIU要大于發(fā)熱部分的功率，所以B錯(cuò)誤，D正確。2(2021山東濰坊二中高二上學(xué)期質(zhì)檢)有四盞電燈，如圖所示連接在電路中，L1和L2都標(biāo)有“220 V，100 W”字樣，L3和L4都標(biāo)有“220 V，40 W”字樣，把電路接通后，亮度最暗的燈泡是()AL1BL2CL3DL4解析：根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配原則知L2、 L3兩端的電壓最小，L4兩端的電壓最大。根據(jù)并聯(lián)電路的電流分配原則知通過L3的電流小于通過L2的電流。由此可知L4最亮，L1次之，L3最暗。選項(xiàng)C正確。C3(2021廣東省江門市高三模擬)掃地機(jī)器人利用自身攜帶的小型吸塵部件進(jìn)行吸塵清掃，并能根據(jù)紅外感應(yīng)繞開障礙物。某掃地機(jī)器人正常工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的電壓為10 V、電流為3 A、線圈電阻為1 。則下列有關(guān)它的說法正確的是()A正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為100 WB正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為9 WC正常工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的總功率為30 WD電動(dòng)機(jī)被雜物卡住無法運(yùn)轉(zhuǎn)(不考慮保護(hù)電路的作用)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的熱功率為9 WC4(2021山東菏澤一中期中考試)如圖所示，A為電解槽