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(共21张PPT)
1. 电路中的能量转化
第十二章 电能 能量守恒定律
情境导入
小明在家陪妹妹玩耍时，发现了一个有趣的现象：妹妹的机器人玩具（如图）正常行走时，可以发出唱歌的声音，但是当机器人卡在某个角落时，唱歌的声音也随之断断续续，好像电池没电了一样。你能帮小明解释这个现象吗？
一、电功和电功率
☆导入新课
电能的使用在我们日常生活中无处不在，日光灯将电能转变为光能，电动机将电能转化成机械能，电饭煲将电能转化为内能··· ···我们已经学过能量的转化是通过做功的方式实现的。想一想：电能向其他能的转化是通过什么做功实现的？
一、电功和电功率
☆交流讨论
如图所示，电路中电流为I，通电时间为t，交流讨论：
1、在这段时间内通过这段电路任一截面的电荷量是多少？
2、如果这段电路两端的电势差是U，静电力做的功是多少？
一、电功和电功率
如图所示，电路中电流为I，通电时间为t，交流讨论：
3、电流做的功引起了怎样的能量转化？
电流做功使电势能转化为其他形式的能
4、根据功率的定义式，推导出电流做功功率的表达式。
转化
思想
一、电功和电功率
☆梳理深化
1、电能向其他形式的能转化是通过电流做功即导线内电场对移动电荷做功实现的。
2、电流做功的大小：
电流做功的功率：
3、以上两表达式适用于所有直流电路。
意义：电流做功的多少
意义：电流做功的快慢
☆巩固提升
一、电功和电功率
【例1】（多选）下列有关电功和电功率说法正确的是（ ）
A．电流做功的过程中，电能转化为其他形式的能
B．电功W＝UIt可以用来计算所有电路中电流所做的功
C．电流通过用电器时，电流做的功越多，说明用电器的电功率越大
D．电功率越大，电流做功一定越快
ABD
二、焦耳定律
☆导入新课
用电炉烧水时，炉盘内的电炉丝被烧得通红，产生大量的热，而连接电炉的导线却不怎么热，这是什么原因？
二、焦耳定律
☆交流讨论
我们用如图所示的装置研究：
电流经过导体时产生的热量与什么因素有关？
1、将阻值分别为2R和R的两电阻丝串联在电路中，一段时间后，观察温度计的示数，你能发现什么现象？说明什么规律？
阻值为2R的电阻丝使温度计升高的温度是阻值为R的电阻丝的两倍
说明：时间和电流相同的情况下，电流产生的热量与电阻成正比
2R
R
控制变量思想
二、焦耳定律
2、将阻值均为R的两电阻丝连接在两个电路中，使通过电阻丝的电流分别为2I 和 I，一段时间后，观察温度计的示数，你能发现什么现象？说明什么规律？
电流为2I 的电阻丝使温度计升高的温度是电流
为 I 的电阻丝的四倍
说明：时间和电阻相同的情况下，电流产生的热量与电流平方成正比
R
R
2 I
I
二、焦耳定律
3、将阻值为R的电阻丝连接在电路中，经过t、2t、3t 时间，分别观察温度计的示数，你能发现什么现象？说明什么规律？
经过2t 时间，电阻丝使温度计升高的温度是经过
t 时间的两倍；经过3t 时间，电阻丝使温度计升
高的温度是经过t 时间的三倍
说明：电流和电阻相同的情况下，电流产生的热量与时间成正比
R
二、焦耳定律
4、总结以上结论，你能归纳出电流产生的热量与什么因素有关，满足什么规律吗？
电流通过某导体，在时间 t 内产生的热量，跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比，数学表达式为
5、根据功率的定义式，推导出电流发热功率的表达式。
二、焦耳定律
☆梳理深化
1、焦耳定律：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。
3、单位时间内产生的热量等于电流发热的功率，其表达式为 。
4、以上两式适用于任何直流电路。
2、表达式：Q＝I 2Rt。
☆巩固提升
二、焦耳定律
【例2】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∶4
C
三、电路中的能量转化
☆导入新课
某同学在使用风扇的过程中发现，如果风扇扇叶被卡住，风扇的发热会非常严重，怎样从能量角度解释这种现象？
☆交流讨论
我们利用小实验来探究以上问题，将小风扇接入
电路中，思考以下问题：
1、小风扇在正常工作时能量是如何转化的？
V
A
电风扇消耗电能转化为内能和风扇转动的机械能
守恒思想
三、电路中的能量转化
2、如何用数学表达式表示小风扇消耗的电能、产生的热量及正常工作过程中的能量转化？对应的功率关系如何表示？
V
A
三、电路中的能量转化
3、根据小风扇铭牌上的电学参数以及能量转化规律，你能否计算出小风扇的内阻？
XXX小风扇
输入电压/电流 5V/1A
输出功率 4W
由 得 ，
代入数据解得：
电流表示数变大
因为此时小风扇输出的机械能为零，电能全部转化为内能
4、将小风扇叶片固定使其停止转动，观察此时电流表的示数有什么变化，从能量转化角度思考原因。
V
A
三、电路中的能量转化
☆梳理深化
纯电阻电路 非纯电阻电路
举例
能量转化
物理规律
白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅等
电动机、电解槽等
☆巩固提升
三、电路中的能量转化
【例3】某一用直流电动机提升重物的装置如图所示，
重物质量m=50kg，电源提供恒定电压U=110V，不计
各处摩擦，当电动机以v =0.90m/s的恒定速度向上提升
重物时，电路中电流强度 I=5A，求电动机线圈电阻R（g=10m/s2）。
v
U
解析：电动机消耗的功率：P电=UI=110×5W=550W；
电动机的输出功率（机械功率）：P机=mgv=50×10×0.9W=450W，
因为P电=P机+P热，转化为内能的功率：P热=P电-P机=550W-450W=100W，
又P热=I2R，代入数据解得电动机线圈的电阻：R=4Ω。
课堂小结
1
2
3
电功和电功率
焦耳定律和热功率
电路中的能量转化
课外拓展
焦耳认为，自然界的能量是不能消灭的，消耗了机械能，总能得到相应的热能。因此，做功和传递热量之间一定存在着确定的数量关系，即热功当量 。
1843年，焦耳又设计了一个新实验想找到这一关系。他将一个小线圈绕在铁芯上，用电流计测量感生电流，把线圈放在装水的容器中，测量水温以计算热量。这样在没有外界电源供电的情况下，水温的升高只是机械能转化为电能、电能又转化为热的结果 。
这个实验使焦耳想到了机械功与热的联系，经过反复的实验、测量，焦耳测出了热功当量，即1千卡的热量相当于460千克·米的功。焦耳准确地测定了热功当量，进一步证明了能的转化和守恒定律是客观真理。这一定律的确定，宣告了制造“永动机”的幻想彻底破灭。
热功当量

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