高中物理(沪科版)选修31课件：第4章4.4电路中的能量转化与守恒
2020—2021学年度沪科版选修3-1电路中的能量转化与守恒课件
P外 E2/4r
P外
当外电路为纯电阻电路时： 0 R1 r
R2 R
可以看出：①若R变化，当R＝r时，P外最大 P外＝E2/4r ： ②若r变化，当r＝0时， P外最大 P外＝E2/R ： ②当R≠r时， 同一功率P外对应两个阻值R1、R2。
二、闭合电路的能量转化与守恒
3、电源的效率 一般公式：
η 100% 50%
3、有三个电阻的阻值及额定功率分别为R1＝10Ω、P1 ＝10W，R2＝20Ω、P2＝80W，R3＝5Ω、P3＝20W，它 们组成的电路如下图甲、乙、丙所示，关于各图的说法中 正确的是B( C )。
A．图甲两端允许加的最大电压为60V B．图乙电路允许流过的最大电流为3.5A C．图丙两端允许加的最大电压为17.5V D．图丙电路允许消耗的最大功率为110W
4、非纯电阻电路中的电功和电功率 （1）电路特点 ： ①不满足欧姆定律，即
②电能→内能和其它能。 （2）电功与电热的计算：
二、闭合电路的能量转化与守恒
1、电源的总功率
（对1C电荷W非＝W电 ）
电源消耗功率 电源输出功率 电源总功率
当外电路是纯电阻电路时 ：
二、闭合电路的能量转化与守恒
2、电源的输出功率 一般公式：
当外电路为纯电阻电路时： 0 r
R
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ可以看出： ①当R＝r时，P外最大,η＝50%； ②当R＝∞时，η＝100%（无实用意义）。
三、小结
1、电源的能量转化
纯电阻电路
2、电源的能量转化效率
纯电阻电路
四、课堂练习
1、一台电风扇的额定功率为60 W，内电阻为2 Ω，当它 接在220 V的电压下正常运转，求：(1)风扇正常运转时，通过 它的电流强度多大？每秒钟有多少电能转化为机械能？(2)若 接上电源后，风扇因故不能转动，这时通过它的电流强度多 大？它实际消耗的电功率多大？此时会发生什么问题？
【精选课件】沪科版高中物理4.4电路中的能量转化与守恒沪科版选修3-1课件.ppt
电2流．强决度定电流作用做时功间多少的因素：与电路两端 U的It电压、 __________ 、 ______焦__耳__有伏关特．用 安培公式表秒 达为W＝ ____，式中四个量的国际单位 分别为____ 、 ____、 _____ 、 __．
联接到电路中，如图4－4－2
所示．已知电阻R跟电动机线
圈电阻相等，开关接通后，电
动机正常工作，设电阻R和电
动机两端的电压分别为U1和U2； 经过时间t，电流通过电阻R做
功W1，产生的电热为Q1；电流 通过电动机M做功W2，产生的 电热为Q2，则有
()
图4-4-2
A．U1<U2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，Q1＝Q2 C．W1<W2，Q1<Q2 D．W1<W2，Q1＝Q2
答案：4.4 Ω
电源的功率和效率
(1)各部分功率关系分析 由EIt＝I2Rt＋I2rt知，EI＝I2R＋I2r 其中EI为电源的总功率，I2r为电源内耗功率， I2R为外电路消耗功率，也是电源的输出功率． (2)电源输出功率特点
P 出＝UI＝I2R＝r＋E2R2R＝R－Er22R＋4Rr＝R－R Er22＋4r，由 此式可看出，当 R＝r 时，P 出有最大值，即 Pm＝4ER2＝E4r2.
答案：(1)0.9 A 0.045 W
(2)2.7 W 1.8 W 图(b)
【例2】 有一台标有“220 V 66 W”的电 风扇，线圈的电阻为20 Ω，求接上220 V电压 后，电风扇消耗的功率转化为机械能的功率 和发热功率；如果接上电源后，扇叶被卡住， 不能转动，求电动机消耗的功率和发热功 率．
2018版物理沪科版新课堂同步选修3-1文档：第4章 4-4
4.4 电路中的能量转化与守恒[先填空]1．电功的公式：W＝UIt.2．电功率计算公式：P＝UI.3．焦耳定律：Q＝I2Rt.4．热功率计算公式：P＝I2R.5．P＝UI是某段电路的电功率，P＝I2R是这段电路上的热功率，纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中电功率大于热功率．[再判断]1．电功率越大，相同时间内电流做的功越多．(√)2．根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公式，因此电功和电热是完全相同的．(×)3．纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化情况相同，都是把电能转化为内能．(×)[后思考]理发店里的吹风机能够吹出热风，使头发很快变干．吹风机上的电功率和热功率是否相等？【提示】 吹风机的电路是非纯电阻电路，故电功率和热功率不相等．[合作探讨]如图4-4-1所示，电压U 恒为12 V ，灯泡L 上标有“6 V 12 W ”，电动机线圈的电阻R M ＝0.50 Ω.图4-4-1探讨1：灯泡L 上流过的电流是否可以用I L ＝UR L ＋R M求解？为什么？【提示】 不可以．因为有电动机工作的电路不是纯电阻的电路． 探讨2：若灯泡恰好正常发光，则电动机消耗的功率和发热功率各多大？ 【提示】 P ＝I M U M ＝W LU L(U －U L )＝12 W.P 热＝I 2M R M ＝(W L U L)2·R M ＝2 W.[核心点击]1．纯电阻电路和非纯电阻电路(1)纯电阻电路：W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2R t，P电＝P热＝UI＝I2R＝U2 R.(2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W>Q；电功率P电＝UI，热功率P热＝I2R，P电>P热．1．在电功率的计算公式P＝U2/R中，U是加在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用于()A．计算电冰箱的功率B．计算电风扇的功率C．计算电烙铁的功率D．计算洗衣机的功率【解析】P＝U2R只能计算纯电阻电路的电功率，而电冰箱、电风扇、洗衣机都是非纯电阻电路．只有电烙铁是纯电阻电路，故C正确．【答案】 C2．规格为“220 V36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：(1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．【解析】(1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电流为：I＝PU＝36220A≈0.16 A.发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W≈1 W.转化为机械能的功率为：P机＝P－P热＝36 W－1 W＝35 W.(2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路，电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为I′＝UR＝22040A＝5.5 A，电动机消耗的功率即电功率等于发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5 W＝1 210 W.【答案】(1)35 W 1 W(2)1 210 W 1 210 W解答有关电动机问题时应注意的问题(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P＝UI＝I2R＝U2R均成立．(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路P电＝UI>P热＝I2R，U≠IR而有U>IR.(3)输入功率指电动机消耗的总功率．热功率是线圈上的电阻的发热功率．输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI＝I2R＋P机．[先填空]把闭合电路欧姆定律E＝U＋U内两边同乘以电流I得：EI＝UI＋U内I.1．电源的总功率：P总＝EI. 2．电源的输出功率：P出＝UI.3．电源的效率：η＝UIEI×100%＝UE×100%.4．在闭合电路中，电源的总功率等于输出功率与内部发热功率之和．[再判断]1．电源产生的电能只消耗在外电路上．(×)2．电源的总功率等于内、外电路消耗的功率之和．(√)3．电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×)[后思考]用两节干电池接在直流电动机模型上，接通电路后直流电动机就转动起来．分析电路中的能量转化．【提示】干电池可以把化学能转化为电能．电动机模型工作时，大部分电能转化为机械能，少部分转化为内能．[合作探讨]探讨1：电源的输出功率在什么条件下可以达到最大？【提示】 当外电路电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大． 探讨2：电源的输出功率最大时，电源的效率是否最高？电源的效率跟什么因素有关？【提示】 输出功率最大时，电源的效率不是最高．电源的效率由外电路电阻与总电阻的比值决定．[核心点击] 1．电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时讨论如下： (1)电源的输出功率P 出＝I 2R ＝E 2(R ＋r )2R ＝E 2R (R －r )2＋4Rr ＝E2(R －r )2R ＋4r.由此可知当R ＝r 时，电源有最大输出功率P 出max ＝E 24r . (2)P 出与外电阻R 的函数关系如图4-4-2：图4-4-2(3)P 出与路端电压U 的函数关系及图像P 出＝UI ＝U ⎝ ⎛⎭⎪⎫E －U r ＝－1r U 2＋E r U ＝－1r ·⎝ ⎛⎭⎪⎫U －E 22＋E 24r 我们可以得出，当U ＝E 2时，电源有最大输出功率，即P 出max ＝E 24r.图4-4-32．电源的效率 η＝P 出P 总×100%＝UI EI ×100%＝R R ＋r×100%＝11＋r R×100%，可见，当R 增大时，效率增大．当R ＝r 时，即电源有最大输出功率时，其效率仅为50%，效率并不高．3.电动势为E ，内阻为r 的电池与固定电阻R 0，变阻器R 串联，如图4-4-4所示，设R 0＝r ，R ab ＝2r ，当变阻器的滑片自a 端向b 端滑动时，下列各物理量中随之减小的是()图4-4-4A ．电池的输出功率B ．变阻器消耗的功率C ．固定电阻R 0消耗的功率D ．电池内阻消耗的功率【解析】 滑片自a 端向b 端滑动时，电池输出功率增大，R 0和内阻消耗的功率也增大，只有变阻器消耗的功率减小．故B 正确．【答案】 B4.如图4-4-5所示，电路中电池的电动势E＝5 V，内电阻r＝10 Ω，固定电阻R＝90 Ω，R0是可变电阻，在R0从零增加到400 Ω的过程中，求：图4-4-5(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大，最大功率是多少？【解析】(1)可变电阻R0上消耗的热功率：P0＝I2R0＝25(R0－100)2R0＋400R0－100 Ω＝0时，P0最大，其最大值：P大＝25400W＝116W.(2)当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400 Ω，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为P小＝(ER0＋R＋r)2(R＋r)＝0.01 W.(3)R0＝0时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R上有最大功率即P R＝(ER＋r )2R＝52(90＋10)2×90 W＝0.225 W.【答案】(1)100 Ω116W(2)0.01 W (3)00.225 W有关闭合电路中功率问题的三点提醒(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%.(2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻．(3)当P出<P m时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1，R2，且R1·R2＝r2.。
高中物理第4章探究闭合电路欧姆定律4.4电路中的能量转化与守恒课件沪科版选修3-1
[再判断] 1．电源产生的电能只消耗在外电路上．( ×) 2．电源的总功率等于内、外电路消耗的功率之和．( √ ) 3．电源的输出功率越大，电源的效率越高．( ×)
[合作探讨] 探讨1：电源的输出功率在什么条件下可以达到最大？ 【提示】 当外电路电阻和电源内阻相等时，电源输出功率最大． 探讨2：电源的输出功率最大时，电源的效率是否最高？电源的效率跟什么 因素有关？ 【提示】 输出功率最大时，电源的效率不是最高．电源的效率由外电路电 阻与总电阻的比值决定．
A．电池的输出功率
B．变阻器消耗的功率
C．固定电阻R0消耗的功率 D．电池内阻消耗的功率
图4-4-4
有关闭合电路中功率问题的三点提醒 (1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有 50%. (2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部 分内阻． (3)当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1，R2，且R1·R2＝r2.
闭合电路中的能量转化 与守恒
[先填空] 把闭合电路欧姆定律E＝U＋U内两边同乘以电流I得： EI＝UI＋U内I. 1．电源的总功率： P总＝EI. 2．电源的输出功率： P出＝UI .
3．电源的效率：__η_＝__UE_II_×__1_0_0_%__＝__UE_×__1_0_0_%____. 4．在闭合电路中，电源的总功率等于 输出功率与 内部发热功之率和．
知 识 点
1
4．4 电路中的能量转化与守恒
学 业
分
层
测
评
知 识 点
2
学习目标
1.理解电功与电热的区别与联系， 知道焦耳定律．(重点) 2．知道电功与电功率，掌握电源 的几个功率与效率．(重点、难点) 3．知道常见用电器及其能量转化 的情况，了解电路中能的转化与 守恒，树立节约用电的意识.
2019-2020高中物理沪科版选修3-1教学建议：4.4 电路中的能量转化与守恒
教学建议纯电阻电路和非纯电阻电路,指的是含有将电能转化为其他形式的能的用电器的两种电路。
如果电路中仅含有发热功能的用电器,这种电路就是纯电阻电路。
如果电路中含有电动机、电解槽等将电能转化为非热能的用电器,那么,这种电路就是非纯电阻电路。
处理这两种电路问题时,就必须注意电功和电功率表达式和电热和电热功率表达式的适用范围。
这一点,教师要在教材的案例分析中向学生作重点说明。
关于闭合电路中的能量转化与守恒问题,教师除了“通过引导学生分析论证让学生能区分电源的总功率、输出功率、电源的效率等概念”和“通过案例分析让学生自主弄清外电路上的功率、负载上的功率、导线上的功率三者之间关系,以及发电机功率、外电路功率、内电路功率三者之间关系”之外。
告诉学生守恒是自然运行秩序的根本,没有自然的守恒性就没有自然运行的秩序性,因此,可以说自然运行的各种规律都是自然的守恒性所支撑的结果,闭合电路欧姆定律就是这一观点的佐证。
你还可以列举出很多的例子,如牛顿三定律、自由落体运动规律、行星做近似圆周运动规律等,它们都是能量守恒支撑的结果。
本节从能量转化的角度理解电功和电热,区分纯电阻电路与非纯电阻电路。
(1)电功和电功率教材根据功和能的关系,从电能的转化引入电功概念,然后根据电场力做功的知识和电流与电荷量的关系得到了电功的计算公式。
教学中可以引导学生对用电器中的能量转化进行讨论,这样有利于学生理解电功的物理意义。
可用问题来引导学生思考:电流流过用电器,我们说消耗了一定的电能,实质是电荷经过用电器过程中,电荷的电势能减小。
电势能为什么会减少,减少多少,减少的电势能到哪里去了,引导学生从电场力做功的角度去考虑这些问题。
让学生理解,电流通过用电器的过程中,消耗了电能同时产生其他形式的能,这个能量转化的过程就是电流做功的过程,实质上就是电场力做功,电势能减少,增加了其他形式的能。
从而比较自然地导出电功的公式W=qU=IUt 。
从不同的用电器电流做功(消耗电能转化为其他形式的能)的快慢不同,引入电功率概念,P=,还可以W t 跟速度等概念进行类比,帮助学生理解。
物理沪科版选修3-1课后训练：4-4 电路中的能量转化与
4.4 电路中的能量转化与守恒练习1．关于公式：①P＝IU、②P＝I2R、③P＝2UR，下述正确的是()。
A．公式①适用于任何电路的电功率B．公式②适用于任何电路的电功率C．公式①、②、③均适用于任何电路的电功率D．以上说法均不正确2．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相同，都为R。
设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同的时间内()。
A．电炉和电动机产生的电热相等B．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率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3.已知两电阻R1、R2的IU图线如图所示，把R1、R2并联接到一电源上，R1消耗的功率为6 W，则电源输出的功率是()。
A．8 W B．10 WC．15 W D．22 W4.如图所示电路中，R1＝R3＜R2＝R4，在ab两端接上电源后，设每个电阻所消耗的电功率分别为P1、P2、P3、P4，则它们的大小关系是()。
A．P1＝P3＜P2＝P4B．P2＞P1＞P3＞P4C．P2＞P1＞P4＞P3D．P1＞P2＞P3＞P45.如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同，在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则()。
A．电压表的示数变大B．电池内部消耗的功率变大C．电阻R2两端的电压变大D．电池的效率变大6．一台小型电动机在3 V电压下工作，通过它的电流强度是0.2 A，用此电动机提升重力为4 N的物体时，在30 s内可使该物体匀速提升3 m。
若不计除电动机线圈发热以外的其他能量损失，求在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量。
7. 如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝40 cm。
电源电动势E＝24 V，内阻r＝1 Ω，电阻R＝15 Ω。
闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0＝4 m/s竖直向上射入板间。
若小球带电荷量为q＝1×10－2 C，质量为m＝2×10－2 kg，不考虑空气阻力，那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？(取g＝10 m/s2)8. 如图所示电路中，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，电动机的电阻R0＝1.0 Ω，电阻R1＝1.5 Ω。
【教育资料】20182018学年沪科版选修31 4.4电路中的能量转化与守恒 教案学习专用
4.4电路中的能量转化与守恒一、教学目标（一）知识与技能1．理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。
了解实际功率和额定功率。
2．了解电功和电热的关系。
了解公式Q=I2Rt（P=I2R）、Q=U2t/R（P=U2/R）的适应条件。
3．知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。
4．能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。
（二）过程与方法通过有关实例，让学生理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
（三）情感态度与价值观通过学习进一步体会能量守恒定律的普遍性。
三、重点与难点：重点：区别并掌握电功和电热的计算。
难点：主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。
四、教学过程：（一）复习上课时内容要点：串、并联电路的规律和欧姆定律及综合运用。
提出问题，引入新课1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）2．电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子：电能→机械能，如电动机。
电能→内能，如电热器。
电能→化学能，如电解槽。
本节课将重点研究电路中的能量问题。
（二）新课讲解-----第五节、焦耳定律1．电功和电功率（1）．电功定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。
用W表示。
实质：是能量守恒定律在电路中的体现。
即电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，在转化过程中，能量守恒，即有多少电能减少，就有多少其他形式的能增加。
表达式：W = Iut ①【说明】：①表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流强度和通电时间成正比。
②适用条件：I、U不随时间变化——恒定电流。
单位：焦耳（J）。
1J=1V·A·s（2）电功率①定义：单位时间内电流所做的功②表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）②上式表明：电流在一段电路上做功的功率P，和等于电流I跟这段电路两端电压U的乘积。
2019学年高中物理沪科版选修3-1课件：第4章+4.4 电路中的能量转化与守恒
43 所示，A 为电解槽，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电 如图 4压 U＝12 V，电解槽内阻 rA＝2 Ω，当 S1 闭合、S2、S3 断开时，电流表 A 示数为 6 A；当 S2 闭合、S1、S3 断开时，A 示数为 5 A，且电动机输出功率为 35 W；当 S3 闭合、S1、S2 断开时，A 示数为 4 A．求：
第4章
探究闭合电路欧姆定律
4.4 电路中的能量转化与守恒
学 习 目 标 1.理解电功与电热的区别与联系， 掌握 焦耳定律．(重点) 2．理解电功与电功率，掌握电源的总 功率， 输出功率及电源的效率． (重点、 难点) 3． 知道常见用电器及其能量转化的情 况，了解电路中能的转化与守恒，树 立节约用电的意识.
U2 2．在电功率的计算公式 P＝ R 中，U 是加在用电器上的电压，R 是用电器 的电阻，此式可用于( ) 【导学号：69682212】 A．计算电冰箱的功率 C．计算电烙铁的功率 B．计算电风扇的功率 D．计算洗衣机的功率
U2 C [P＝ R 只能计算纯电阻电路的电功率，而电冰箱、电风扇、洗衣机都是 非纯电阻电路．只有电烙铁是纯电阻电路，故 C 正确．]
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？ (2)电动机的内阻是多少？ (3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功 率为多少？
图 443
思路点拨：①电炉子为纯电阻元件，其电阻可用欧姆定律计算，热功率和 电功率相等． ②电动机和电解槽为非纯电阻元件．
【解析】
(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：
U 12 R＝ I ＝ 6 Ω＝2 Ω 1 其发热功率为： P＝UI1＝12×6 W＝72 W. (2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得： UI2＝I2 2rM＋P 输出 UI2－P输出 12×5－35 所以：rM＝ ＝ Ω＝1 Ω. 2 I2 5 2
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重点难点
1.电功、电功率、 焦耳定律．(重点) 2.闭合电路中的能 量转化． (重点) 3.电功与电热的区 别． (难点) 4.纯电阻电路和非 纯电阻电路．(难
电功与电热的关系分析
1.基本知识 (1)电功：①定义：导体中的自由电荷在电场力作用下 定向移动形成电流，这时 电场力 对 自由电荷 做了功， 这就是电功． ②公式：W＝qU＝ UIt 表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的 电压U 、 电流I 、通电 时间t 三者的乘积． ③单位： 焦耳(J) ．
不服从欧姆定律： U>IR或I<UR
两种电路 比较内容
纯电阻电路
非纯电阻电路
能量转化
电流做功电能全部 转化为电热
电流做功电能除转 化为内能外还要转 化为其他形式的能
元件举例
电阻、电炉丝、白 电动机、电解槽等
炽灯等
2.电功与电热 (1)纯电阻电路W＝Q＝UIt＝I2Rt＝UR2t P电＝P热＝UI＝I2R＝UR2 (2)非纯电阻电路：电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt，W>Q； 电功率P＝UI，热功率P热＝I2R，P>P热．
●新课导入建议 在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、 电熨斗等，它们都会分为几挡，电吹风可以吹凉风、暖风和 热风；电熨斗可以熨丝绸、棉、麻等布料不同的衣物，你知 道它们的变挡原理吗？
• ●教学流程设计
演示结束
课标解读
1.理解电功与电热 的区别与联系，知 道焦耳定律． 2.知道电功与电功 率，掌握电源的几 个功率与效率． 3.知道常见用电器 及其能量转化的情 况，了解电路中能 的转化与守恒，树
3．探究交流 为什么说欧姆定律只适用于纯电阻电路？在非纯电阻电 路中U、I、R三者之间又有怎样的关系呢？ 【提示】 这是因为在纯电阻电路中，通过电流做功电 能被全部转化成了内能，即此时电功等于电热，也就是UIt ＝I2R t，可见此时欧姆定律I＝UR成立；而在非纯电阻电路中 电功大于电热，即UIt＞I2Rt，所以此时U、I、R三者之间的 关系 (1)电源产生的电能只消耗在外电路上．(×) (2)由于电源的总功率和输出功率不相等，所以电源工 作时能量不守恒．(×) (3)电源的输出功率越大，电源的效率越高．(×) 3．探究交流 用两节干电池接在直流电动机模型上，接通电路后直流 电动机就转动起来．分析电路中的能量转化． 【提示】 干电池可以把化学能转化为电能．电动机模 型工作时，大部分电能转化为机械能，少部分转化为内能．
发热功率为P热＝I2R＝(0.16)2×40 W＝1 W. 转化为机械能的功率为： P机＝P－P热＝36 W－1 W＝35 W. (2)扇叶被卡住不能转动后，电动机成为纯电阻电路， 电流做功全部转化为热能，此时电动机中电流为 I′＝UR＝24200 A＝5.5 A，
●课标解读 1．理解电功和电功率，明确电功和能量转化的关系． 2．理解电功和电热的区别，知道纯电阻电路和非纯电 阻电路． 3．知道焦耳定律的物理意义和在生产、生活中的应 用． 4．理解闭合电路中内、外电路的能量转化，体验能量 守恒定律在电路中的具体应用．
●教学地位 本节从能量转化的角度来学习电功和电热，从纯电阻电 路与非纯电阻电路的引入，理解焦耳定律，从能量守恒的角 度，分析闭合电路的能量转化．本节内容在生活、生产中具 有很重要的意义，是高考的重点内容．
纯电阻电路和非纯电阻电路
【问题导思】 1．两种电路在能量转化中有什么不同？ 2．非纯电阻电路中，电功和电热是否相等？
1．两种电路的比较
两种电路 比较内容
纯电阻电路
非纯电阻电路
电路中只有电阻元 除电阻外还包括能
元件特点 件，只能把电能转 把电能转化为其他
化为内能
形式能的用电器
欧姆定律
服从欧姆定律 I＝UR
(2)电功率：①定义：电流在 单位时间 内做的功． ②公式：P＝W/t＝ UI ，表示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． ③单位： 瓦特(W) ．
(3)焦耳定律：①内容：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 成正比， 跟 通电时间 成正比．
闭合电路中的能量转化与守恒
1.基本知识 把闭合电路欧姆定律E＝U＋U内两边同乘以电流I得： EI＝UI＋U内I . (1)电源的总功率： P总＝EI . (2)电源的输出功率：P出＝UI .
(3)电源的效率： η＝UEII×100%＝UE×100% . (4)在闭合电路中，电源的总功率等于 输出功率 与 内部发热功率 之和．
②公式Q＝ I2Rt ，在纯电阻电路中还可写成Q＝UR2t.
2．思考判断 (1)电流做功的过程是电能转化为其他形式的能的过 程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的 能．(√) (2)根据电功的公式和欧姆定律可以推导出电热的公 式，因此电功和电热是完全相同的．(×) (3)纯电阻电路和非纯电阻电路工作时能量转化情况相 同，都是把电能转化为内能．(×)
(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动 机消耗的功率和发热的功率．
【审题指导】 (1)排气扇为非纯电阻电路，功率关系 为P＝P机＋P热
(2)当扇叶被卡住时，排气扇变为纯电阻电路，其电功 率和热功率相等．
【解析】 (1)排气扇在220 V的电压下正常工作时的电 流为：I＝UP＝23260 A＝0.16 A，
不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，计算电功时都用 W＝UIt，功率都用P＝UI，热量都用Q＝I2Rt，热功率都用P ＝I2R，若用变形式时，就要考虑是否是纯电阻电路．
(2012·山东潍坊高二检测)规格为“220 V 36 W”的排气扇，线圈电阻为40 Ω，求：
(1)接上220 V的电压后，排气扇转化为机械能的功率和 发热的功率；
4．4 电路中的能量转化与守恒
教师用书独具演示
●课标要求 1．理解用电器的作用是把电能转化为其他形式的能， 会计算电流所做的功与电功率． 2．知道焦耳定律，会根据焦耳定律计算用电器产生的 电热．
3．知道纯电阻电路与非纯电阻电路的差别，会结合实 际问题区分电功和电热，进一步体会能量守恒定律的意义和 普适性．