高中物理-第二章第8讲-焦耳定律-电路中的能量转化课件-教科版选修31.ppt

1、高中物理高中物理选修选修3-1教科版教科版第二章第二章 直流电路直流电路第八讲第八讲 焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化目标定位目标定位焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式知道并理解电功、电功率的概念，并能利用公式进行有关计算进行有关计算.弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.12目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别 3明确闭合电路中的功率及能量转化明确闭合电路中的功率

2、及能量转化 4预习导学预习导学1.UIt 焦耳（焦耳（J）2.电功率电功率 W/t IU 瓦特（瓦特（W）想一想：想一想：电流做功越多，电功率越大电流做功越多，电功率越大吗？吗？一、电功和电功率一、电功和电功率 答案：答案：电功率是指电流单位时间内做的功，电流做功多，由于电功率是指电流单位时间内做的功，电流做功多，由于时间不确定，所以电功率不一定大时间不确定，所以电功率不一定大 1.二次方二次方 电阻值电阻值 通电时间通电时间 I2Rt 2.比值比值 Q/t I2R 想一想：想一想：电风扇、电冰箱消耗的电能等于电风扇、电冰箱消耗的电能等于I2Rt吗？吗？二、焦耳定律二、焦耳定律 热功率热功率答

3、案：答案：不等于不等于.目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化 三、电路中的能量转化三、电路中的能量转化 1.IE IU I2r IUI2r 2.内能内能 电动机电动机 电解槽电解槽 机械能机械能 化学能化学能课堂讲义课堂讲义一、电功和电功率一、电功和电功率 1对电功和电功率的理解对电功和电功率的理解3电功率的表达式为电功率的表达式为PUI，反映了电流做功的快慢，反映了电流做功的快慢 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化2.电流在一段电路上所

4、做的功等于这段电路两端的电压电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电、电 路中的电流路中的电流I、通电时间、通电时间t三者的乘积，公式为三者的乘积，公式为WUIt.(1)从力的角度，电流做功的实质是电场力对电荷做功从力的角度，电流做功的实质是电场力对电荷做功(2)从能的角度，电流做功是电能转化为其他形式能的过程，电从能的角度，电流做功是电能转化为其他形式能的过程，电 功的大小量度着电能转化为其他形式能的多少功的大小量度着电能转化为其他形式能的多少(3)电功率表示电流做功快慢的物理量电功率大，表示电流电功率表示电流做功快慢的物理量电功率大，表示电流 做功快，并不表示电流做功多，电功率

5、小，表示电流做功做功快，并不表示电流做功多，电功率小，表示电流做功 慢，并不表示电流做功少慢，并不表示电流做功少 课堂讲义课堂讲义 例例 1 将两个定值电阻将两个定值电阻R1、R2并联在电压为并联在电压为U的电源两端，的电源两端，R1消耗的功率为消耗的功率为P1，R2消耗的消耗的功率为功率为3P1，当把它们串联在，当把它们串联在电压为电压为4U的电源两端时，下的电源两端时，下列说法正确的是列说法正确的是()AR1两端的电压为两端的电压为UBR2消耗的功率变小消耗的功率变小C通过通过R2的电流变小的电流变小D两个电阻消耗的总功率为两个电阻消耗的总功率为 12P1R R2 2UR1解析解析 211

6、UPR2123UPRR13R2 R1R24 4UU1:U2R1：R23:122243UIURRRP2I22R2 I1I2PUI4U 12P1 2URD 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化课堂讲义课堂讲义二、焦耳定律二、焦耳定律 热功率热功率1焦耳定律焦耳定律(1)实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能实质：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能(2)焦耳定律的表达式：焦耳定律的表达式：QI2Rt，这也是计算电热的公式，这也是计算电热的公式 2热功率：热功率：PQ/tI2R 目标定位目标定位预习

7、导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化课堂讲义课堂讲义例例 2 一台电动机，额定电压一台电动机，额定电压为为100 V，电阻为，电阻为1.正常工正常工作时，通过的电流为作时，通过的电流为5 A，则，则电动机因发热损失的功率为电动机因发热损失的功率为()A500 W B25 WC1 000 W D475 W 2212 W=5=5WPI r热解析解析 非纯电阻非纯电阻目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化B 课堂讲义课堂讲义三、电路中能量的转化三、电路中能量的转化 1

8、功是能量转化的量度，同样，电功是电能转化为其他形式功是能量转化的量度，同样，电功是电能转化为其他形式 的能的量度，电热是电能转化为内能的量度电功的定义的能的量度，电热是电能转化为内能的量度电功的定义 式是式是WIUt，电热的定义式是，电热的定义式是QI2Rt.2从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：WQ，即，即IUtI2Rt.(1)在纯电阻电路中，如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙在纯电阻电路中，如白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅、电烙 铁等构成的电路、电流做功使电阻发热，电能全部转化为内铁等构成的电路、电流做功使电阻发热，电能全部转化为内

9、能，电功等于电热，即能，电功等于电热，即WQ或或IUtI2Rt，在计算电热和电，在计算电热和电 功时，可采用公式功时，可采用公式WQIUtU2t/RI2RtPt中任一形式中任一形式 进行计算，由进行计算，由IUtI2Rt可进一步得出：可进一步得出：UIR，即欧姆定律，即欧姆定律 适用于纯电阻电路适用于纯电阻电路 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化课堂讲义课堂讲义三、电路中能量的转化三、电路中能量的转化 2从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：WQ，即，即IUtI

10、2Rt.(2)在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电、在非纯电阻电路中，如含有电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等，电流做功将除转化为内能外，还转化为机械能、日光灯等，电流做功将除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有化学能等，此时有WQE其他其他，或，或IUtI2RtE其他其他，此种，此种 情况下，电功只能用公式情况下，电功只能用公式WIUt进行计算，电热进行计算，电热Q只能用公只能用公 式式QI2Rt进行计算由进行计算由IUtI2Rt可进一步得出：可进一步得出：UIR，即，即 欧姆定律不适用于非纯电阻电路欧姆定律不适用于非纯电阻电路 目标定位目标定位预习导学预习导学

11、课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化课堂讲义课堂讲义三、电路中能量的转化三、电路中能量的转化 2从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：从能量转化的角度分析，电功与电热的数量关系为：WQ，即，即IUtI2Rt.目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化3闭合电路中的能量转化关系闭合电路中的能量转化关系 电源有内阻，当电源与外电路组成闭合电路时，电流通过电源电源有内阻，当电源与外电路组成闭合电路时，电流通过电源会使电源发热而消耗一部分内能，其余部分电能向外界输会使电源发热而

12、消耗一部分内能，其余部分电能向外界输出即：出即：EItU内内ItU外外It，EIU内内IU外外I，对于纯电阻电路，对于纯电阻电路该式可写为该式可写为EII2rI2R.课堂讲义课堂讲义例例 3 如图所示的电路中，电源如图所示的电路中，电源电动势电动势E10 V，内阻，内阻r0.5，电动机的电阻电动机的电阻R01.0，定值，定值电阻电阻R11.5.电动机正常工作电动机正常工作时，电压表的示数时，电压表的示数U13.0 V，求：求：(1)电源释放的电功率；电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率及将电能电动机消耗的电功率及将电能转化为机械能的功率；转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率电源的输出

13、功率 非纯电非纯电阻元件阻元件解析解析（2）电动机两端的电压）电动机两端的电压U0E-I(r+R1)6 V（1）电路中的电流：）电路中的电流：11=2 AUIRPMU0I12W=+PPP总热机200=8W=PPPU II R总热机目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化电源释放的总功率：电源释放的总功率：P释释=EI20W根据能量守恒根据能量守恒（3）电源的输出功率为：）电源的输出功率为：P出出P释释P内内P释释I2r 18W对点练习对点练习1电功率的计算公式电功率的计算公式PU2/R中，中，U是加在用电器上的电压，是加

14、在用电器上的电压，R是用电器的电阻，此式可用是用电器的电阻，此式可用于于()A计算电冰箱的功率计算电冰箱的功率 B计算电风扇的功率计算电风扇的功率C计算电烙铁的功率计算电烙铁的功率 D计算洗衣机的功率计算洗衣机的功率 PUI目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化()UUURR2只适只适合纯合纯电阻电阻C对点练习对点练习 2一台电动机的线圈电阻与一一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内同的电流，在相同时间内()A电炉放热与电动机放热相等电炉放热与电动机放热相等B

15、电炉两端电压小于电动机两电炉两端电压小于电动机两端电压端电压C电炉两端电压等于电动机两电炉两端电压等于电动机两端电压端电压D电动机消耗的功率大于电炉电动机消耗的功率大于电炉的功率的功率 QI2Rt 相等相等 一个非纯电阻一个非纯电阻一个纯电阻一个纯电阻UIRABD目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化UIR=PUIPU I炉电动对点练习对点练习3.如图所示是一直流电动机工如图所示是一直流电动机工作时的电路图作时的电路图.电动机内阻电动机内阻r0.8,电路中另一电阻电路中另一电阻R10,直流电压直流电压U160V，电压表

16、示，电压表示数数UV110V试求：试求：(1)通过电动机的通过电动机的电流；电流；(2)输入电动机的输入电动机的电功率；电功率；(3)电动机输出的电动机输出的机械功率机械功率解析解析 串联串联(1)(1)电阻电阻R的分压的分压 URUUV(160110)V50V 通过电阻通过电阻R的电流的电流IR A5 A5010RUR通过电动机的电流通过电动机的电流IMIR5 A(2)电动机的分压电动机的分压UMUV110V P入入IMUM550W(3)热功率热功率：P热热I2r20 W P出出P入入P热热530 W 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的

17、能量转化电路中的能量转化 对点练习对点练习4.如图如图所示，直流电动机线圈的所示，直流电动机线圈的电阻为电阻为R，电源内阻为，电源内阻为r.当该电当该电动机正常工作时，路端电压为动机正常工作时，路端电压为U，通过电动机的电流为通过电动机的电流为I，则，则()A电动机内部的发热功率为电动机内部的发热功率为I2RB电动机的机械功率为电动机的机械功率为IUC电源的电动势为电源的电动势为I(Rr)D电源的输出功率为电源的输出功率为IUI2R 解析解析 电动机消耗的总功率为电动机消耗的总功率为PUI P热热I2R根据能量守恒根据能量守恒EUIr I(Rr)P机机PP热热UII2R P出出EIUII2r目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习焦耳定律焦耳定律 电路中的能量转化电路中的能量转化A 串联串联电路电路再见再见