下载文档原格式
第1节电路中的能量转化教学设计问题与目标1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．2．理解焦耳定律的概念，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．3．理解电功率和热功率．4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．重点与难点1．理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质．(重点）2．理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路．(难点)3．理解电功率和热功率．（重点）4．会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化．（难点)教学准备教师要求教学课件,用电器(带有铭牌)学生要求复习初中有关电功和电功率的知识，预习本节课程。
教学过程一、导入新课初中我们学习了家庭电路有关的知识，了解了各种用电器在使用的过程中,是把电能转化为其他形式的能量。
这个过程是通过电流做功来实现的。
那么电流做功的实质又是什么呢? 二、新课教学 1.电功和电功率我们知道电流是电荷定向移动产生的，那电流在做功的时候，就是静电力在做功;导体中的恒定电场对自由电荷的静电力使自由电荷做定向移动，电势能减少，其他形式的能量增加.电路中电荷沿着一个方向定向移动，他们经过这段电路的时间记为t 。
根据已学的知识，在这段时间内通过这段电路任意界面的电荷量为It q =如果这段电路两端电势差为U ，静电力做的功就是UIt Uq W ==单位:国际单位制单位焦耳,符号J 。
电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率,用P 表示，由tW P =，进而得到UI P =单位:瓦特，符号W 。
公式表示，电流在一段电路中做功的功率P 等于这段电路两端的电压U 与电流I 的乘积. 2.焦耳定律根据能量转化过程中的守恒，电能转化为其它能量的时候,分为两种电路：纯电阻电路和非纯电阻电路。
纯电阻电路:电路中只有电阻元件（电阻、电烙铁、白炽灯） 非纯电阻电路:电路中除电阻外，还包括能把电能转化为其他形式能的用电器（电动机、吹风机） 当计算非纯电阻电路时:Q UIt W >= 当计算纯电阻电路时:Rt I W Q 2==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。
1电路中的能量转化教学设计电热水壶通电时，电能转化为内能。
出示图片:电动机电动机通电时，电能转化为机械能出示图片:蓄电池蓄电池充电时，电能转化为化学能。
那么，你知道电能转化为其他形式的能，是通过什么做功来实现的吗？节知识做铺垫讲授新课一、电功和电功率1.电功（1）电场力(或电流)所做的功叫做电功。
电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。
（2）电流做功实质上是导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做功。
自由电荷在静电力的作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加。
（3）试推导电功的表达式问题：如图表示一段电路，这段电路两端的电势差是U，电路中的电流为I，电荷从左向右定向移动，你能表示出t这段时间内静电力做的功吗？解：这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量为q ＝It静电力做的功就是W＝Uq ＝UIt①电功的定义式：W=IUt上式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、电路中的电流I、通电时间t 三者的乘积。
注意：公式适用于一切电路；U、I对应同一段电路。
阅读教材，说出电功，电流做功实质在教师的引导下推导电功的表达式培养学生的自主阅读能力和自学能力锻炼学生的逻辑思维能力②单位：焦(J) 千瓦时(kW·h).1kW·h＝3.6×106J③电功是电能转化为其他形式能的量度。
2.电功率（1）电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，用P 表示。
（2）电功率公式：P ＝UI电流在一段电路中做功的功率P 等于这段电路两端的电压U 与电流I 的乘积。
（3）单位：瓦特（W）、千瓦（kw）二、焦耳定律我们知道能量在相互转化或转移的过程中是守恒的，下面我们应用能量守恒定律分析电路中的能量转化问题。
思考：电流通过电热水器中的电热元件做功时，电路中的能量发生了怎样转化？电路中的电能全部转化为导体的内能，所以电流在这段电路中做的功W ＝UIt，等于这段电路产生的热量Q。
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。
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。
电流的定义式如图所示，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在这一过程中，电场力做的功电场力做功的功率为电功：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 kW·h.1kW·h 表示功率为 1kW 的用电器正常工作 1h 所消耗的电能。
电路中的能量转化课后篇巩固提升基础巩固1.（多选)用一个额定电压为220 V的电热水器煮沸一壶水需要时间t,如果不考虑电热水器的电热损失和电热丝电阻受温度的影响,那么（）A。
当线路电压为110 V时，煮沸一壶水需要时间2tB。
当线路电压为110 V时,煮沸一壶水需要时间4tC.当线路电压为55 V时,煮沸一壶水需要时间4tD。
当线路电压为55 V时，煮沸一壶水需要时间16tQ=U2U t,煮沸一壶水所需的热量为Q=(220V)2Ut。
当电压变为原来的12时,所需热量没变,因此时间要变为原来的4倍,即4t，选项B正确。
当电压变为原来的14时,时间要变为原来的16倍,即16t,选项D正确。
2.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,只有电烙铁是纯电阻用电器,将电能全部转化为内能，故选项B正确.3。
（2020安徽合肥高二上学期期末）有一个电风扇，额定电压为U,额定功率为P,电动机线圈的电阻为R,把它接入电压为U 的电路中,下列计算时间t内产生热量的方法中正确的是（)A。
Q=U2U t B。
Q=(UU)2RtC。
Q=Pt D.Q=2(UU)2Rt,所以t时间内产生的热量为Q=I2Rt;由于是非纯电阻电路,故I<UU，故Q≠U2U t,故A错误；由于I=UU，Q=I2Rt,故Q=(UU)2Rt，B正确、D错误；电风扇的功率为P,而电风扇消耗的电能大部分转化为机械能，所以产生的热量Q〈Pt，C错误。
4。
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∶4R0，则R串=2R0,R并=U02。
由Q=W=U2Ut得t串∶t并=4∶1。
5。
(2020辽宁抚顺六校协作体高二上学期期末)如图所示的电路中，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。
1.电路中的能量转化 学习目标：1.[物理观念]理解电功与电功率的概念：知道焦耳定律的物理意义；了解纯电阻电路和非纯电阻电路中能量的转化；从能量转化和能量守恒的角度理解电功与电热的区别。
2.[科学思维]知道电流做功的过程就是电能与其他形式能量转化的过程。
3.[科学探究]能从能量的转化角度推导焦耳定律，关注焦耳定律在生活、生产中的应用。
4.[科学态度与责任]了解科学技术与社会环境的关系，具有节约能源的意识，培养自觉保护环境的行为习惯。
阅读本节教材，回答第79页“问题”并梳理必要知识点。
教材P 79问题提示：都是电能转化为其他形式的能。
一、电功和电功率
1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。
2．电功
(1)定义：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 、通电时间t 三者的乘积。
(2)公式：W ＝UIt 。
(3)单位：国际单位是焦耳，符号是J 。
3．电功率
(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。
(2)公式：P ＝W t
＝UI 。
(3)单位：国际单位是瓦特，符号是W 。
二、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，跟导体的电阻及通电时间成正比。
2．表达式：Q ＝I 2Rt 。
3．热功率
三、电路中的能量转化
1．电动机工作时的能量转化 (1)能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。
(2)功率关系：电动机消耗的功率P 电等于电动机的输出功率P 机与电动机损失的功率P 损之和，即：P 电＝P 机＋P 损，P 电＝UI ，P 损＝I 2R 。
2．电池充电时的能量转化
电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电功与电能不同，电流做功的过程就是电能向其他形式的能量转化的过程。
(2)电功率越大，表示电流做功越多。
(×)
(3)焦耳定律的表达式为Q ＝I 2Rt ，此式适用于任何电路。
(√) (4)三个公式P ＝UI 、P ＝I 2R 、P ＝U 2R
没有任何区别，它们表达相同的意义，所示P 即是电功率。
(×)
2．当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C ，消耗的电能为0.9 J 。
为在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是
( )
A ．3 V,1.8 J
B ．3 V,3.6 J
C ．6 V,1.8 J
D ．6 V,3.6 J
D [根据公式W ＝Uq 可知，当通过该电阻的电荷量为0.3 C ，消耗的电能为0.9 J 时，电阻的两端电压为3 V ，此时的电流为I ；若在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻，表明后者的电流是前者的二倍，则说明后者的电压也是前者的二倍，即在其两端需加的电压为3 V×2＝6 V ，消耗的电能为W ＝6 V×0.6 C＝3.6 J ，选项D 正确。
]
3．通过电阻R 的电流为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ；若电阻为2R ，电流为I 2
时，则在时间t 内产生的热量为( )
A ．4Q
B ．2Q
C ．Q 2
D ．Q 4
C [由电热公式Q ＝I 2Rt 可得Q ′＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 22
·2Rt ＝12I 2Rt ＝Q 2，故选项C 正确。
]
串、并联电路中电功率的计算
千瓦时是电功的单位还是电功率的单位？电能表是测量电路中消耗的电功率还是电功？
提示：千瓦时是电功的单位；电能表是测量电路中消耗的电能。
(1)各部分电路电流I 相同，根据P ＝I 2
R ，各电阻上的电功率与电阻成正比。
(2)总功率P 总＝UI ＝(U 1＋U 2＋…＋U n )I ＝P 1＋P 2＋…＋P n 。
2．并联电路功率关系 (1)各支路电压相同，根据P ＝U 2
R
，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。
(2)总功率P 总＝UI ＝U (I 1＋I 2＋…＋I n )＝P 1＋P 2＋…＋P n 。
3.结论
无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。
【例1】 有额定电压都是110 V ，额定功率P A ＝100 W ，P B ＝40 W 的电灯两盏，若接在电压是220 V 的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么电路中消耗功率最小的电路是( )
A B
C D
思路点拨：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。
(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。
C [若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V ，对A 电路，因为R A ＜R B ，所以U A ＜U B ，即U B ＞110 V ，B 灯将被烧坏；对B 电路，U B ＞U 并，B 灯将被烧坏；对C 电路，R A 可能等于B 灯与变阻器并联后的电阻，所以U A 可能等于U B ，等于110 V ，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W ；对
D 电路，变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，可能有U A ＝U B ＝U 并＝110 V ，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W 。
综上可知，C 正确。
]
功率求解的技巧。
