2020-2021学年新教材高中物理人教版必修第三册教案：12-1 电路中的能量转化 （2） WORD版含解析.docx

1、电路中的能量转化【教学目标】1理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算。2理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算。3知道电功率和热功率的区别和联系。4通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养分析、推理能力。【教学重点】电功和电热的计算。【教学难点】电流做功的表达式的推导，纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的区别。【教学过程】一、创设情景，导入新课教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量，请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情况。学生举例：1电灯将电能转化为内能和光能。2电炉将电能转化为内能。3电动机将电能转化为机械能。

2、4电解槽将电能转化为化学能。教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流做功的过程。电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识。二、新课教学（一）电功和电功率请同学们思考下列问题：（1）电场力的功的定义式是什么？（2）电流的定义式是什么？答：电场力的功的定义式W=qU。电流的定义式I=qt如图所示，一段电路两端的电压为U，由于这段电路两端有电势差，电路中就有电场存在，电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流I。在时间t通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少？这相于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中，电场

3、力做了多少功？电场力做功的功率是多少？这些公式分别用语言怎么描述？教师讲解：在时间t内，通过这段 电路上任一横截面的电荷量q=It在这一过程中，电场力做的功W=qU=UIt电场力做功的功率为P=Wt=UI电功：电流在这一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。电流做功的功率等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I的乘积。在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号J。电功常用单位是千瓦时，俗称“度”，符号是kWh.1kWh表示功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能。1kWh=1000W3600s=3.6106J利用电功率的公式P=UI计算时，电压

4、U的单位：V，电流I的单位：A，电功率P的单位就是W。总结如下：1电功（W）（1）表达式：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t三者的乘积，即W=UIt。（2）单位：国际单位制中：焦耳（J）。（3）物理意义：反应了电能转化为其他形式能的多少。2电功率（P）（1）定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。（2）表达式：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，即P=UI。（3）单位：国际单位制中：瓦特（W）。（4）物理意义：表示电流做功的快慢。让学生观察用电器上的铭牌，提问：用电器上写的功率是它在工作中的实际功率吗？引出额定功率与实际功

5、率。3额定功率和实际功率用电器铭牌上所标称的功率是额定功率，用电器在实际电压下工作的功率是实际功率。观察实验，同一个小灯泡接入不同的电压，亮度不一样，并且测量得出的电功率也不一样，因此我们知道，用电器的实际功率与额定功率的关系：用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。教师展示几种常见家用电器的额定功率用电路29寸彩电电熨斗电冰箱微波炉台灯额定电压（V）220220220220220额定功率（W）7015030080010015080012004060（二）焦耳定律教师：家用热水器是将电能转化成内能，那么消耗的电能转化成热量，我们可以得到Q=W=UIt由欧姆定律U=IR，可以得到热量?

6、的表达式Q=I2Rt。即：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。我们把它称为焦耳定律。那么产生热量的快慢怎么表示呢？由Q=I2Rt，P=Wt=Qt得：P=I2R，表示电流做功全部变成热的功率，我们称为热功率。总结如下：1焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。这个关系最初是焦耳由实验得到的。表达式：Q=I2Rt2热功率：单位时间的发热量通常称为热功率，表达式为P=I2R。（三）电路中的能量转化教师：电流做功的过程，是电能转化为其他形式能量的过程。再次请同学们列举电能转化成其他能量的例子：1电灯将电能转化为内能和光能

7、。2电炉将电能转化为内能。3电动机将电能转化为机械能。4电解槽将电能转化为化学能。提问：电动机是将消耗的电能全部转化成机械能了吗？玩具汽车运行久了会怎么样？为什么会这样？学生回答：电动机除了将电能转化成机械能以外，还有一部分电能转化成了热量。思考：一个电动机，线圈电阻是0.4，当它两端所加的电压为220V时，通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少？解：电动机发热的功率为P热=I2R=520.4W=10W电动机消耗的电功率为P电=IU=5A220V=1100W电动的对外做功的功率为P机=P电-P热=1100W-10W=1090W教师和学生一起总结电动机类和电热水器类的不同

8、纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器电流、电压、电阻的关系符合欧姆定律U=IR不符合欧姆定律UIR能量转化形式电流做功全部转化为内能电流做功转化为内能和其他形式的能量可应用的公式W=Q=UIt=I2Rt=U2Rt电功WUIt电热QI2RtWQW其他例题：规格为“220V，1000W”的电炉，求：电炉正常工作时，通过电阻丝的电流；电炉的电阻。三、课堂练习1如右图所示的电路，若将玩具电动机卡住，电流表的示数如何变化？解：电动机转动时，电路为非纯电阻电路，有?非?非。电流变示数变大。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电功是电能转化为内能C电场力做功是电能转化为其他形式能量的量度D电流通过电动机时的电功率和热功率相等答案：AC3对计算任何用电器的电功率都适用的公式是()A.P=I2R B.P=U2R C.P=UI D.P=Wt答案：CD4加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为r，则电动机线圈上消耗的热功率为()A.PB.U2r C.P2rU2 D.P-P2rU2答案：C