下载文档原格式
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。
教学目标: 1.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.2.掌握焦耳定律，弄清电功与电热、电功率与热功率的区别和联系.教学重点难点: 知道纯电阻电路和非纯电阻电路的特点和区别，能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教学过程:一自主学习(一)电功和电功率1．电功：(1)定义： 移动电荷所做的功，简称电功．(2)公式：W ＝ ，此式表明电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 与电路中的电流I 和通电时间t 三者的 ．(3)国际单位制中的单位是：焦耳，符号是J.2．电功率：(1)电流所做的功与做这些功所用时间的比值叫做电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功．(2)公式：P ＝W t＝UI ，此式表明一段电路上的电功率P 等于这段电路两端的电压U 和电路中电流I 的(3)国际单位制中的单位是：瓦特，符号是W,1 W ＝1 J/s.(二)焦耳定律 热功率1．焦耳定律：(1)内容：电流通过电阻产生的热量跟电流的 成正比，跟电阻值成正比，跟 成正比．(2)公式：Q ＝ .(3)焦耳热： 通过电阻而产生的热量称为焦耳热．2．热功率：(1)电阻通电所产生的热量与产生这些热量所用时间的比值，叫做热功率．(2)公式：P 热＝Q t＝ (三)电路中的能量转化1．在纯电阻元件中，电流使电阻发热，电能全部转化为内能，电功率等于热功率，即P 电＝P 热．2．在电动机、电解槽等用电器中，电能要分别转化为机械能、化学能等，还有一部分转化为电阻的内能，这时P 电＝P 热＋P 其他．3．式子IE ＝IU ＋I 2r 的物理意义是：电源把 转化为电能的功率IE ，等于电源输出功率IU 与电源内电路的热功率I 2r 之和.二．合作探究(一)电功和电功率在日常生活中，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，像电吹风可以吹暖风和热风．它们都是通过电流做功把电能转化为热能的．1．电流做功的实质是什么？2．设加在一段电路两端的电压为U ，通过电路的电流为I ，试推导t 时间内电流做功的表达式及电功率的表达式．[要点提炼]1．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即电功等于电路中电能的减少量．2．电功的实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中所做的功．3．电功率P ＝W t＝IU ，表示电流做功的快慢． (二)焦耳定律和热功率1．某同学家中有一只电炉，电阻为50 Ω，试计算该电炉接到220 V 电源上在100秒的时间内消耗的电能和产生的热量．2．某同学家中有一电风扇，电阻为80 Ω，当加上220 V 的电压时电流为0.25 A ，试计算该风扇工作100 秒时间消耗的电能和产生的热量．3．通过上面的计算比较消耗的电能和产生的热量之间的关系．[要点提炼]1．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．W ＝Q ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2R t ；P ＝P 热＝UI ＝I 2R ＝U 2R. 2．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．W ＝UIt ＝Q ＋E 其他>Q ＝I 2Rt ；P ＝UI ＝P 热＋P 其他>P 热＝I 2R .(三)闭合电路中的功率根据闭合电路的欧姆定律，推导闭合电路中能量的转化关系，并解释各项的物理意义．[要点提炼]1．闭合电路中的能量转化关系：EI ＝U 内I ＋U 外I ，对于纯电阻电路该式可写为EI ＝I 2r ＋I 2R .电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的能力．2．电源的效率η＝UI EI ×100%＝U E×100%. 三．自我检测例1 下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( )A ．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B ．W ＝UIt 适用于任何电路，而W ＝I 2Rt ＝U 2Rt 只适用于纯电阻电路 C ．在非纯电阻电路中，UI >I 2RD ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路例2 额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的灯泡两盏，若接在电压为220 V 的电路上，使两盏灯炮均能正常发光，且消耗功率最小的电路是( )例3 如图1所示的电路中，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝0.5 Ω，电动机的电阻R 0＝1.0 Ω，电阻R 1＝1.5 Ω.电动机正常工作时，电压表的示数U 1＝3.0 V ，求：(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率．四.巩固练习1．(功率P ＝UI ，P ＝I 2R ，P ＝U 2R 的区别)关于三个公式P ＝UI ，P ＝I 2R ，P ＝U 2R 的适用范围，以下说法正确的是( )A ．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B ．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C ．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D ．由U ＝IR 可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P 既是电功率，也是热功率2. (非纯电阻电路)如图2所示，直流电动机线圈的电阻为R ，电源内阻为r .当该电动机正常工作时，路端电压为U ，通过电动机的电流为I ，则( )A ．电动机内部的发热功率为I 2RB ．电动机的机械功率为IUC ．电源的电动势为I (R ＋r )D ．电源的输出功率为IU ＋I 2R3.如图1所示的电路中，L 1、L 2是两个不同的小灯泡，a 、b 间有恒定的电压，它们都正常发光，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，发生的现象是( )A ．L 1亮度不变，L 2变暗B ．L 1变暗，L 2变亮C ．电路消耗的总功率变小D ．流过滑动变阻器的电流变小4．三只电阻R 1、R 2和R 3按如图2所示电路连接，在电路的A 、B 端加上恒定电压后，电阻R 1消耗的功率最大，则三只电阻的阻值大小关系为( )A．R1>R2>R3B．R2>R1>R3C．R3>R2>R1D．R1>R3>R25．把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t串∶t并为()A．1∶1 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶46．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是()A．电风扇最多B．电烙铁最多C．日光灯最多D．一样多7.如图4所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V12 W”字样，电动机线圈的电阻R M＝0.50 Ω.若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是()A．电动机的输入功率为24 WB．电动机的输出功率为12 WC．电动机的热功率为2.0 WD．整个电路消耗的电功率为22 W8．一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后，消耗功率66 W．问：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？五．作业：课本 2六．反思小结： 1.我的问题2.我的收获。
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。
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 对 做了功，这就是电功．②公式：W ＝qU ＝表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的 、 、通电 三者的乘积． ③单位： ．(2)电功率：①定义：电流在 内做的功．②公式：P ＝W /t ＝ ，表示电流在一段电路上做功的功率等于 与这段电路两端的 的乘积． ③单位： ．(3)焦耳定律：①内容：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟 成正比，跟 成正比． ②公式Q ＝ ，在纯电阻电路中还可写成Q ＝U 2R t .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．( ) 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？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： (1)电源的总功率：(2)电源的输出功率：(3)电源的效率：η＝UI EI ×100%＝UE×100%.(4)在闭合电路中，电源的总功率等于 与 之和． 2．思考判断(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．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(1)纯电阻电路W ＝Q ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2RtP 电＝P 热＝UI ＝I 2R ＝U 2R(2)非纯电阻电路：电功W ＝UIt ，电热Q ＝I 2Rt ，W >Q ； 电功率P ＝UI ，热功率P 热＝I 2R ，P >P 热．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 ＝I 2Rt ，热功率都用P ＝I 2R ，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；(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．1．(2012·宁德高二检测)微型吸尘器的直流电动机的内阻一定，为1 Ω，当加在它两端的电压为2.0 V 时，电流为0.8 A ，且能正常工作，求：(1)它的额定输入功率多大？(2)工作时由导线发热损失的功率多大？ (3)它的最大输出功率多大？分析电源的输出功率和效率【问题导思】1．纯电阻电路中，电源总功率和内、外电路消耗的功率有什么关系？ 2．电源的输出功率越大，电源的效率越高吗？ 1．纯电阻电路中各部分功率关系分析 由EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt 知EI ＝I 2R ＋I 2r ⎩⎪⎨⎪⎧P 电源＝EI P 外＝I 2RP 内＝I 2r2．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 ＝E 2(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 的函数关系图像图像分析R <r 时，R 越大，P 出越大R >r 时，R 越大，P 出越小R ＝r 时，P 出＝E 24r ，为最大值3．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．如图4－4－2所示，已知电源电阻r ＝2 Ω，定值电阻R 1＝0.5 Ω，求： (1)当滑动变阻器的阻值多大时，电阻R 1消耗的功率最大？ (2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？ (3)当变阻器的阻值多大时，电源的输出功率最大？2．如图4－4－3所示，R 为电阻箱，电表为理想电压表．当电阻箱读数为R 1＝2 Ω时，电压表读数为U 1＝4 V ；当电阻箱读数为R 2＝5 Ω，电压表读数为U 2＝5 V ．求：(1)电源的电动势E 和内阻r ；(2)当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值P m 为多少？图4－4－3图4－4－1图4－4－2综合解题方略——串、并联电路的功率计算(2012·三明高二检测)如图4－4－4，电源的电动势为225 V ，内阻为0.5 Ω，输电线路的电阻为1 Ω，有规格为“220 V 100 W”的灯泡44盏并联在电源两端，灯泡能否正常发光？要使灯泡正常发光应关掉几盏灯？规律总结：串、并联电路中电功率的分析与计算 1．串联电路⎩⎨⎧++++=+++===n n P P P P I U U U UI P R ，I P ，I 321212)(总总功率阻成正比各电阻上的电功率与电根据相同各部分电路电流功率关系2．并联电路⎪⎩⎪⎨⎧++++=++++===n n PP P P I I I I U UI P ，RU P ，U 3213212)(总总功率与电阻成反比各支路电阻上的电功率根据相同各支路电压功率关系家庭节电小常识照明节电日光灯具有发光效率高、光线柔和、寿命长、耗电少的特点，一盏14瓦节能日光灯的亮度相当于75瓦白炽灯的亮度，所以用日光灯代替白炽灯可以使耗电量大大降低．在走廊和卫生间可以安装小功率的日光灯．看电视时，只开1瓦节电日光灯，既节约用电，收看效果又理想．还要做到人走灯灭，消灭“长明灯”．电视机节电 电视机的最亮状态比最暗状态多耗电50%～60%；音量开得越大，耗电量也越大．所以看电视时，亮度和音量应调在人感觉最佳的状态，不要过亮，音量也不要太大．这样不仅能节电，而且有图4－4－4助于延长电视机的使用寿命．有些电视机只要插上电源插头，显像管就预热，耗电功率为6～8瓦．所以电视机关上后，应把插头从电源插座上拔下来．电冰箱节电 电冰箱应放置在阴凉通风处，绝不能靠近热源，以保证散热片很好地散热．使用时，尽量减少开门次数和时间．电冰箱内的食物不要塞得太满，食物之间要留有空隙，以便冷气对流．准备食用的冷冻食物，要提前在冷藏室里慢慢融化，这样可以降低冷藏室温度，节省电能消耗．洗衣机节电 洗衣机的耗电量取决于电动机的额定功率和使用时间的长短．电动机的功率是固定的，所以恰当地减少洗涤时间，就能节约用电．洗涤时间的长短，要根据衣物的种类和脏污程度来决定．一般洗涤丝绸等精细衣物的时间可短些，洗涤棉、麻等粗厚织物的时间可稍长些．如果用洗衣机漂洗，可以先把衣物上的肥皂水或洗衣粉泡沫拧干，再进行漂洗，既可以节约用电，也减少了漂清次数，达到节电的目的．电风扇节电 一般扇叶大的电风扇，电功率就大，消耗的电能也多．同一台电风扇的最快挡与最慢挡的耗电量相差约40%，在快挡上使用1小时的耗电量可在慢挡上使用将近2小时．所以，常用慢速度，可减少电风扇的耗电量．1．下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ) A ．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多 B ．W ＝UIt 适用于任何电路，而W ＝I 2Rt ＝U 2Rt 只适用于纯电阻的电路C ．在不是纯电阻的电路中，UI ＞I 2RD ．焦耳热Q ＝I 2Rt 适用于任何电路2．一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内( ) A ．电炉放热与电动机放热相等 B ．电炉两端电压小于电动机两端电压 C ．电炉两端电压等于电动机两端电压 D ．电动机消耗的功率大于电炉的功率3．(2012·莆田二中高二检测)如图4－4－5所示，电阻R 1＝20 Ω，电动机的绕组的电阻R 2＝10 Ω.当电键打开时，电流表的示数是0.5 A ，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率应是( )A ．I ＝1.5 AB ．I <1.5 AC ．P ＝15 WD ．P <15 W4．如图4－4－6所示，已知电源内电阻r 为2 Ω，定值电阻R 0为3 Ω，滑动变阻器阻值范围为0～10 Ω.当滑动变阻器R 使其阻值为R 1时，在R 1上获得最大功率，则R 1的阻值应为( )A ．2 ΩB ．3 ΩC ．4 ΩD ．5 Ω图4－4－5图4－4－65．一直流电动机线圈的电阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3 V 时，电流为0.3 A ．松开转轴，在线圈两端加电压为2 V 时，电流为0.8 A ，电动机正常工作．求该电动机正常工作时，输入的电功率及电动机的机械功率．1．关于三个公式P ＝UI ，P ＝I 2R ，P ＝U2R 的适用范围，以下说法正确的是( )A ．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B ．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C ．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D ．由U ＝IR 可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P 即是电功率，也是热功率 2．(2012·潍坊高二检测)额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是( )A ．电风扇最多B ．电烙铁最多C ．日光灯最多D ．一样多3．(2012·哈尔滨高二检测)用E 表示电源电动势，U 表示路端电压，U r 表示内电压，R 表示外电路总电阻，r 表示电源内电阻，I 表示干路电流，则下列各式中正确的是( )A ．U r ＝IRB ．U r ＝E －UC ．U ＝E ＋IrD ．U ＝RE R ＋r4．(2012·南京高二检测)如图4－4－7所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 、60 W ”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )A ．电解槽消耗的电功率为120 WB ．电解槽的发热功率为60 WC ．电解槽消耗的电功率为60 WD ．电路消耗的总功率为60 W5．在如图4－4－8所示的电路中，灯泡L 的电阻大于电源的内阻r ，闭合电键S ，将滑动变阻器滑片P 向左移动一段距离后，下列结论正确的是( )A ．灯泡L 变亮B ．电源的输出功率变小C ．电容器C 上电荷量减少D ．电流表读数变小，电压表读数变大图4－4－7图4－4－86．(2012·古田一中高三检测)如图4－4－9所示，电源电动势E ＝3.2 V ，电阻R ＝30 Ω，小灯泡L 的额定电压U L ＝3.0 V ，额定功率P L ＝4.5 W ．当开关S 接1时，电压表的读数为3 V ，则当开关S 接2时，灯泡发光的情况是( )A ．很暗，甚至不亮B ．正常发光C ．比正常发光略亮D ．有可能被烧坏7．如图4－4－10是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I －R 图像．现将甲、乙串联后接入电路中，则( )A ．甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小B ．甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小C ．在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少D ．甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小8．(2012·南平一中高二检测)如图4－4－11所示，一台电动机提着质量为m 的物体，以速度v 匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R ，电源电动势为E ，通过电源的电流为I ，当地重力加速度为g ，忽略一切阻力及导线电阻，则( )A ．电源内阻r ＝E I －RB ．电源内阻r ＝E I －mg vI2－RC ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小9．汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图4－4－12所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A ，电动机启动时电流表读数为58 A ，若电源电动势为12.5 V ，内阻为0.05 Ω.电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了( )A ．35.8 WB ．43.2 WC ．48.2 WD ．76.8 W10．三个电阻分别标有“100 Ω、4 W ”，“200 Ω、2 W ”，“50 Ω、8 W ”，若将它们并联起来，允许消耗的最大功率是多少？图4－4－9图4－4－10图4－4－11图4－4－1211．如图4－4－13所示，电源电动势E ＝10 V ，电阻r ＝0.5 Ω，标有“8 V 、16 W ”的灯泡L 恰好能正常发光，电动机绕线的电阻R 0＝1 Ω，求：(1)电源的总功率； (2)电动机的输出功率．12．(2013·海口一中高二期末)如图4－4－14所示的电路中，电炉电阻R ＝10 Ω，电动机线圈的电阻r ＝1 Ω，电路两端电压U ＝100 V ，电流表的示数为30 A ，问通过电动机的电流强度为多少？通电一分钟，电动机做的有用功为多少？图4－4－14图4－4－13。
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。
4.4电路中的能量转化与守恒知识准备：一、电功1．实质：电流做的功，实质上是移动电荷做的功。
2．表达式：设加在一段电路两端的电压为U，流过电路的电流强度为I，则t时间内流过电路的电荷量Q= ，电场力移动电荷做的功W= ，t时间内电流做功W= 。
3．单位：1度= kw.h= J4．意义：二、电功率1.定义：2.公式：P=3.单位：4.物理意义：三、焦耳定律1.纯电阻电路：只含白炽灯、电炉等电热元件的电路。
(在纯电阻电路中，电场力做功几乎全部转化为内能（热能）)2.焦耳定律：（电热）3.热功率：四、电功和电热的比较对于任何电路而言：电流做功W=UIt，电流产生的热Q=I2Rt.1.在纯电阻电路中，由于U=IR,因此，UIt= I2Rt,即电流做的功全部转化为电热。
2.在非纯电阻电路中（含电动机，电解槽的电路），电流做的功只有很少一部分转化为电热，绝大部分转化为其他形式的能。
因此，W>Q,即UIt>I2Rt，根据能的转化和守恒定律知：在非纯电阻电路中满足UIt= I2Rt + E(其他)。
即电功W=Q+E五、明确电源的几个功率电源的总功率：；电源的热功率：；电源的输出功率：；电源的效率：。
教学过程一、电路中的功与能1.能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律．在电路中能量是怎么转化的？请参照图3-4-1所示电路回答并举例．2.对于一个闭合电路，它的能量应该是守恒的，但又在不同形式间转化，通过什么方式完成呢？（请结合电动势和电压的定义回答）总结点评：整个电路中的能量循环转化，电源产生多少电能，电路就消耗多少，收支平衡．W非=W内+W外或q =qU′+qU二、电功与电热如图3-4-2所示，用电器两端电压U，电流I．回答：（1）时间t内，电流对用电器做功（2）该用电器的电功率（3）若用电器电阻为R，时间t内该用电器产生的热量（4）该用电器的热功率（5）电功与电热是否相等？它们的大小关系如何？为什么？[例1]如图3-4-3所示，A、B两灯泡额定电压都为110V，额定功率PA=100W，PB=40W，接在220V电路上．欲使灯泡正常发光，且电路中消耗的功率最少，用以下哪种接法？（）思考：非纯电阻电路中，电流做功也不再只转化为内能，而是根据具体情况转化为其它各种形式的能．如：小电机提升重物和电解槽电解ZnSO4溶液的例子，电能分别转化成何种能量？[例2]如图3-4-4所示的电路中，电源电动势=6V，内电阻r=1Ω，M为一小电动机，其内部线圈的导线电阻R M=2Ω．R为一只保护电阻，R=3Ω．电动机正常运转时，电压表的示数为0.3V，求电动机得到的电功率和它转动的机械功率（请学生回答解此题的关键点是什么？如何突破？）[例3]如图4 -2-1所示为直流电车模型工作示意图，电源电动势E =12V，全电路电阻R=1Ω，电车在水平路面上以v=5m/s行驶，车受阻力f =7.2N，则电路中电流强度为（）A． 12A B．6A C．3A D．1A三、电源的功率与效率1．电路中各功率及其关系电源总功率：指非静电力做功，把其它形式的能转化为电能的功率．P总=W/t=q /t= I内电路消耗功率：指内阻上的电热功率．设内阻为r，则P内=W内/t=qU′/t=IU′=I2r电源输出功率：指电源对外电路做功的功率P出=W外/t=Uq/t=UI这三者之间是什么关系？2．电源的最大输出功率设外电路总电阻为R，内阻为r，电源电动势为，试推导电源最大输出功率及其产生的条件．思考题：①当R＞r或R＜r时，P出怎么变化，对一个相同的P出会不会有两个外电阻R都满足，如果存在这样一对R，它们应满足什么关系②画出P转、P内、P出随电流I的变化图像，通过图像证明R=r时，P出最大。
