【課件】12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化說(shuō)課課件-高二上學(xué)期人教版（2019）必修第三冊(cè)

1、高中高中物物理理人人民教民教育育出出版版社社 必必修修第第三冊(cè)三冊(cè) 第第十十二章第二章第 1 1 節(jié)節(jié)電路中的能量轉(zhuǎn)化電路中的能量轉(zhuǎn)化教材內(nèi)容教材內(nèi)容學(xué)情分析學(xué)情分析目目標(biāo)制定標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程學(xué)習(xí)過(guò)程 板書設(shè)計(jì)板書設(shè)計(jì)教材內(nèi)教材內(nèi)容容學(xué)情分析目標(biāo)定制學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)教教材材內(nèi)內(nèi)容容學(xué)情分析目標(biāo)定制學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)教教材材內(nèi)內(nèi)容容電路中的能量轉(zhuǎn)化電路中的能量轉(zhuǎn)化電功焦 電功率耳定 律電路中的 能量轉(zhuǎn)化電電路路中中 的的能能量量 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)能量能量守守恒恒定定律律 具體具體表表現(xiàn)現(xiàn)，是是 電學(xué)電學(xué)和和能能量量觀觀 點(diǎn)的點(diǎn)的有有機(jī)機(jī)融融合合。課本課

2、本知知識(shí)識(shí) 與實(shí)與實(shí)際際生生 活的活的聯(lián)聯(lián)系系選選擇性擇性必必修修 2 電電磁磁感感 應(yīng)應(yīng)交交變變 電電流流知知識(shí)識(shí) 鋪墊鋪墊推導(dǎo)推導(dǎo)過(guò)過(guò)程程符符合合 高中高中學(xué)學(xué)生生的的思思 維由維由形形象象到到抽抽 象的象的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變特特點(diǎn)點(diǎn)教教材材內(nèi)內(nèi)容容學(xué)情分學(xué)情分析析學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)學(xué)情學(xué)情知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備初初中中已已經(jīng)經(jīng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)了了簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單電路電路的的相相關(guān)關(guān)知識(shí)知識(shí)，電電功功和電和電功功率率 的的計(jì)計(jì)算算式式已經(jīng)已經(jīng)掌掌握握，這為這為本本節(jié)知節(jié)知識(shí)識(shí)的的學(xué)學(xué)習(xí)打習(xí)打好好了了基基礎(chǔ)。礎(chǔ)。認(rèn)知現(xiàn)狀認(rèn)知現(xiàn)狀學(xué)學(xué)生對(duì)生對(duì)電電流做流做功功的的實(shí)實(shí)質(zhì)理質(zhì)理解解不不夠夠透徹透徹，對(duì)對(duì)電電

3、路中路中的的能能量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化化關(guān)系關(guān)系缺缺乏乏感感性認(rèn)性認(rèn)識(shí)識(shí)，理理論推論推導(dǎo)導(dǎo)存在存在一一定定的的困難困難，這這是是本本節(jié)課節(jié)課 的的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)障障礙。礙。學(xué)學(xué)情情分分析析學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)情情分分析析教學(xué)教學(xué) 目標(biāo)目標(biāo)觀觀察察演演示實(shí)驗(yàn)示實(shí)驗(yàn)分析分析歸歸納納總總結(jié)結(jié) 情情境境創(chuàng)設(shè)創(chuàng)設(shè) 啟啟發(fā)發(fā)引導(dǎo)引導(dǎo)教教師師主導(dǎo)主導(dǎo)學(xué)學(xué)生生主體主體 歸歸納分析納分析 任務(wù)驅(qū)動(dòng)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教、學(xué)、做、說(shuō)探究學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)一體化教教法法學(xué)法學(xué)法目標(biāo)制目標(biāo)制定定學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)物理學(xué)科核心素養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)物理物理觀觀念、念、 科學(xué)科學(xué)思思維、維、 科科學(xué)學(xué)探探究究、

4、 科科學(xué)態(tài)學(xué)態(tài)度度與與責(zé)責(zé)任任建構(gòu)主義理論建構(gòu)主義理論學(xué)學(xué)習(xí)是習(xí)是一一個(gè)個(gè)意意義建義建構(gòu)構(gòu)的的過(guò)過(guò)程，程，一一方方面面將新將新知知識(shí)與識(shí)與原有原有知識(shí)聯(lián)知識(shí)聯(lián)系系起起來(lái)來(lái)，一一方方面，面，原原有有知知識(shí)會(huì)識(shí)會(huì)因因新新知知識(shí)發(fā)識(shí)發(fā)生生調(diào)調(diào)整整。理理論論依依據(jù)據(jù)目目標(biāo)標(biāo)制制定定學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)1 、知道電流做功的實(shí)質(zhì)，從電能轉(zhuǎn)化、知道電流做功的實(shí)質(zhì)，從電能轉(zhuǎn)化 的的角角度度建建立立電電功功和和電電功功率率的的概概念念；掌掌握握 電電熱熱和和熱熱功功率率表表達(dá)達(dá)式式的的推推導(dǎo)導(dǎo)思思路路和和過(guò)過(guò)程程。3 、知道焦耳定律的物理意義，關(guān)注、知道焦耳定律的物理意義，關(guān)注 焦焦耳耳定定

5、律律在在生生活活、生生產(chǎn)產(chǎn)中中的的應(yīng)應(yīng)用用，并并 用用所所學(xué)學(xué)知知識(shí)識(shí)解解釋釋生生活活中中電電能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化現(xiàn)象現(xiàn)象，培培養(yǎng)養(yǎng)節(jié)節(jié)能能意意識(shí)識(shí)。學(xué)生主體學(xué)生主體2 、通通過(guò)過(guò)對(duì)對(duì)電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)電電路路的的探探究究，能能夠區(qū)夠區(qū) 分純電阻電路和非純電阻電路，提高分純電阻電路和非純電阻電路，提高學(xué)學(xué) 生分析論證能力，幫助形成科學(xué)思生分析論證能力，幫助形成科學(xué)思維和維和 方法。方法。010203物物理觀念理觀念科學(xué)態(tài)度科學(xué)態(tài)度 與責(zé)任與責(zé)任科學(xué)科學(xué)思思維維科科學(xué)學(xué)探探究究重重點(diǎn)點(diǎn)與與難點(diǎn)難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)學(xué)習(xí)難點(diǎn)區(qū)別并掌握區(qū)別并掌握電電功功和和電熱電熱、 電電功功率率和熱和熱功功率率的的表達(dá)式

6、表達(dá)式 推推導(dǎo)導(dǎo)和和計(jì)算。計(jì)算。體會(huì)用能體會(huì)用能量量轉(zhuǎn)化和守恒轉(zhuǎn)化和守恒的的 觀點(diǎn)來(lái)觀點(diǎn)來(lái)區(qū)區(qū)分純分純電電阻電路阻電路和和 非非純電純電阻阻電電路路。突突出出重重點(diǎn)：點(diǎn)： 緊緊扣扣能量能量觀觀點(diǎn)點(diǎn)，注注重重推導(dǎo)推導(dǎo)過(guò)過(guò)程程 突突破破難難點(diǎn)：點(diǎn)：對(duì)對(duì)比比演示演示實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，引引導(dǎo)導(dǎo)歸歸納納總總結(jié)結(jié)學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程程學(xué)情分析目標(biāo)制定學(xué)習(xí)過(guò)程教材內(nèi)容板書設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)過(guò)過(guò)程程1復(fù)習(xí)鞏固復(fù)習(xí)鞏固 溫故知新溫故知新 2創(chuàng)設(shè)情景創(chuàng)設(shè)情景 引發(fā)問(wèn)題引發(fā)問(wèn)題3理論推導(dǎo)理論推導(dǎo) 建立概念建立概念4實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究 總結(jié)規(guī)律總結(jié)規(guī)律5聯(lián)系實(shí)際聯(lián)系實(shí)際 學(xué)以致用學(xué)以致用我們知道，在

7、電路中使用不同的用電器，往往會(huì)有不同的能量轉(zhuǎn)化?；仡?生活中用過(guò)的用電器，說(shuō)明用電器將電能轉(zhuǎn)化成怎樣的能量？燒水壺通電時(shí)， 電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；蓄電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。思考思考：用用電電器器工工作時(shí)，作時(shí)，電電能能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為其他其他形形式式能能，是，是什什么么做做功？功？自自由由電電荷荷受到受到導(dǎo)導(dǎo)體體中中恒定恒定電電場(chǎng)場(chǎng)的的靜電靜電力力作作用用 自自由由電電荷荷在靜在靜電電力力的的作用作用下下做做定定向移動(dòng)向移動(dòng)電流做功的實(shí)電流做功的實(shí) 質(zhì)是什么呢？質(zhì)是什么呢？即即：電場(chǎng)電場(chǎng)力力對(duì)對(duì)自自由由電電荷做荷做功功，也也稱為稱為電電流流做做功，功，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱電電

8、功。功。如圖，在一段電路中，電路兩端電壓為 U ，在 t 時(shí)間內(nèi)，定向移動(dòng)電荷 量為 q ，則移動(dòng)電荷靜電力做多少功？若電路中的電流為 I ，又可以怎 樣表示靜電力做功？靜靜電電力力做做的的功為：功為：即：即：電電流流在在一段一段電電路中路中所所做做的的功功等等于這于這段段電路電路兩兩端端的的電電壓壓、電、電路路 中中的的電流電流、通電通電時(shí)時(shí)間間三三者者的的乘積乘積 你對(duì)電功有怎樣的理解？電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力在做功。意義：電流做功的過(guò)程是電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程， 即電功是電勢(shì)能（電能）轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度電功是電勢(shì)能（電能）轉(zhuǎn)化為其他形式的能的量度某

9、某同同學(xué)學(xué)發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)家家里的里的電電燉鍋燉鍋上上有有 兩兩個(gè)個(gè)檔檔位位，分分別是別是快快燉和燉和慢慢燉燉，這這兩兩個(gè)個(gè)檔檔位位的本的本質(zhì)質(zhì)區(qū)別區(qū)別是是什什 么么呢呢？這這位位同同學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō)兩兩個(gè)檔個(gè)檔位位的的 電電功功不不同同，這這種說(shuō)種說(shuō)法法正正確確嗎嗎？區(qū)別：區(qū)別：反映電流做功快慢不同電電功功率率2 2 電電功率功率（ 3 ）單單位位：國(guó)國(guó)際際單位單位制：制：瓦瓦（ W ），常常用用單單位：位：千千瓦（瓦（ kW ）（ 4 4 ）物物理意理意義義：電電功功率率表表示示電電流做流做功功的快的快慢慢（ 2 ）表表達(dá)式達(dá)式：（比比值值定義定義 法法）= U I （任何電路）（任何電路） （ 1 ）定

10、）定電電流流在一在一段段電電路路中中所所做的做的功功與通與通電電時(shí)時(shí)間間之之比比叫做叫做電電功功率率義：義：初中，我們已學(xué)習(xí)了焦耳定律，回顧一下，焦耳定律的內(nèi)容？焦耳定律是實(shí) 驗(yàn)定律、還是理論推導(dǎo)定律？焦焦耳定耳定律律內(nèi)內(nèi)容容表述表述：電電流流通過(guò)通過(guò)導(dǎo)導(dǎo)體體產(chǎn)產(chǎn)生的生的熱熱量量跟跟電流電流的的二二次方次方 成成正比正比，跟跟 導(dǎo)導(dǎo)體體的的電電阻阻及及通電通電時(shí)時(shí)間成間成正正比。比。英英國(guó)國(guó)物物理理學(xué)家焦學(xué)家焦耳做耳做了大了大量量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，于于 1840 年年 最最先先精精確確地確定地確定了電了電流產(chǎn)流產(chǎn)生生的熱的熱量量跟跟電電流、電流、電 阻阻和和通通電電時(shí)間的時(shí)間的關(guān)系關(guān)系。后人后人為為了

11、了紀(jì)紀(jì)念他念他，把能把能 量量或或功功的的單位命單位命名為名為“焦焦耳耳”，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱“焦焦”。（ 1 ）電）電流流在電在電路路中中做做的功的功 W 等于等于這這段電段電路路產(chǎn)產(chǎn)生生的熱的熱量量 Q, 即即 Q W 電電流做流做功功的特點(diǎn)的特點(diǎn) 電電能能全全部部轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為導(dǎo)導(dǎo)體體的內(nèi)能的內(nèi)能tUIt（ 2 ）由）由歐歐姆定姆定律律 U IR ，可可以以得得到到Q熱量熱量 Q 的表的表達(dá)達(dá)式：式： Q I 2 RtI 2 R（ 3 ）電）電流流通過(guò)通過(guò)導(dǎo)導(dǎo)體體發(fā)發(fā)熱的熱的功功率率： P P=UIP I 2R沒有對(duì)電路有任何的沒有對(duì)電路有任何的限制限制P指電流做功的功率指電流做功的功率要要求求電電

12、流流做做功功，電能電能全全部轉(zhuǎn)部轉(zhuǎn)化化為為內(nèi)內(nèi)能。能。P指電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的功率指電流通過(guò)導(dǎo)體發(fā)熱的功率歸納比對(duì)歸納比對(duì)消耗電能和產(chǎn)生熱量相消耗電能和產(chǎn)生熱量相等等 嗎？嗎？電吹風(fēng)電吹風(fēng)電風(fēng)扇電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)結(jié)結(jié)論：論：以以上上用用電器電器，消消耗耗電能電能大大于于產(chǎn)產(chǎn)生的生的熱熱量量，電功電功率率大大于于熱功熱功率率1. 1. 觀察觀察電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)和和不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)兩兩種情種情況況下下，電壓電壓表表示數(shù)示數(shù)相相同同時(shí)時(shí)，電，電流流大大小小關(guān)關(guān)系系。2. 2. 分析分析說(shuō)說(shuō)明明電電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)和和不不轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)兩兩種種情情形下形下的的電功電功率率和和熱熱功率功率關(guān)關(guān)系。系。演示實(shí)

13、驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)卡住卡住不不轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) 觀觀察電察電流流表表示示數(shù)數(shù)電電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)通通電電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng) 觀察觀察電電流流表表示數(shù)示數(shù)用歐姆表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為 19 ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩端所加電壓為 2.0 V 時(shí)，通過(guò)電流為 0.020 A 。電動(dòng)機(jī)用手捏住不轉(zhuǎn)動(dòng)，兩端所加電壓仍為 2.0 V ，通過(guò)電流為 0.098 A 。 電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)和不轉(zhuǎn)動(dòng)兩種情形下電功率和熱功率各是多少？請(qǐng)判斷線圈電阻 R 與 U/I 的 系。電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)狀狀態(tài)態(tài)電電壓表壓表 示數(shù)示數(shù) U/V電電流流表表 示示數(shù)數(shù) I/A電電功率功率 P 電電 /W熱熱功率功率 P 熱熱 /W電電阻阻 R/轉(zhuǎn)動(dòng)2.00.0200.0

14、4000.007619100卡住不轉(zhuǎn)動(dòng)2.00.0980.19600.18251920.4結(jié)結(jié)論論：電電動(dòng)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，時(shí)，歐歐姆姆定定律律不不成立成立 . .如如何計(jì)何計(jì)算算電電動(dòng)動(dòng)機(jī)通機(jī)通電電轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 對(duì)對(duì)外做外做功功的的功功率？率？純電阻電路純電阻電路只只含含有有電阻電阻的的電路電路 , , 如如電電爐爐、電烙電烙鐵鐵等等電電熱器熱器件件組成組成的的電電路路，電，電能能全部全部 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為熱能熱能 , , 電功電功等等于于電電熱。熱。 滿滿足歐足歐姆姆定定 律律非純電阻電路非純電阻電路當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電路消耗的電能大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能 , 小部分不可避 免地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 , 電

15、電功大功大于于電電熱熱。不不滿滿足足歐姆歐姆定律定律隨隨堂堂檢測(cè)檢測(cè)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，線圈線圈的的電阻電阻是是 0.40.4 ，當(dāng)當(dāng)它它兩兩端端所加所加的的電電壓壓為為 220V220V 時(shí)時(shí)，通通 過(guò)的過(guò)的電電流是流是 5A5A 。試試求：求：P 電 =UI=2205W=1100WP 熱 =I2R=520.4W=10W P 電 =P 機(jī) +P機(jī)P 熱 =P電熱 P=1100W 10W=1090W電電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)的的電電功率功率電電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)的的熱熱功率功率電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的機(jī)械機(jī)械功率功率隨隨堂堂檢測(cè)檢測(cè)圖圖為為某某款款電吹電吹風(fēng)風(fēng)電電路路圖圖，主主要由要由電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī) M 和和電熱電熱絲絲 R

16、 構(gòu)成電構(gòu)成電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)內(nèi)內(nèi)阻阻為為 r=40 ， 已知已知電電吹風(fēng)吹風(fēng)額額定定電壓電壓為為 220V ， 吹冷風(fēng)時(shí)吹冷風(fēng)時(shí)電電吹吹風(fēng)風(fēng)的的功功率率為為 110W ，吹吹熱風(fēng)時(shí)熱風(fēng)時(shí)電電吹吹風(fēng)風(fēng)的功率的功率為為 990W 關(guān)關(guān)于于該該電吹電吹風(fēng)風(fēng)，下下列列說(shuō)說(shuō)法正法正確確 的的 是是 （ ）A 電電熱熱絲絲的的電阻電阻約約為為 48.9B 電動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)工工作作時(shí)的時(shí)的電電流為流為 5.5A C 當(dāng)當(dāng)電電吹吹風(fēng)風(fēng)吹熱吹熱風(fēng)風(fēng)時(shí)時(shí)，電電熱熱絲絲 每分每分鐘鐘消消耗耗的電的電能能為為59400JD 電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的機(jī)械機(jī)械功功率為率為 100W玩玩具具電電風(fēng)風(fēng)扇扇 1 臺(tái)臺(tái)、干干電電池池 2 節(jié)、電壓表和電流節(jié)、電壓表和電流表表各各 1 只只、導(dǎo)導(dǎo)線線若若 干。請(qǐng)干。請(qǐng)?jiān)O(shè)設(shè)法法測(cè)出測(cè)出電電風(fēng)風(fēng)扇扇的直流的直流電電阻阻，以以及及電電風(fēng)風(fēng)扇正常扇正常工