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    第十二章 电能 能量守恒定律 学习活动三:电路中的能量转化--高二上学期物理人教版(2019)必修第三册.docx

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    第十二章 电能 能量守恒定律 学习活动三:电路中的能量转化--高二上学期物理人教版(2019)必修第三册.docx

    第十二章电能 能量守恒定律学习活动三:电路中的能量转化课堂教学:【任务情境】老师展示电动机接上电源后带动风扇转动,并提问学生问题。【学习任务一】理解包含电动机的电路中的能量转化,为学生深入理解能量守恒定律提供物理事实。学会区分纯电阻电路和非纯电阻电路,辨析W=UIt、Q=I2Rt不同的物理意义。提问1:在这个电路中,电动机消耗了电能以后,有哪些能量产生?能量之间的关系应该如何?预测学生回答:电动机消耗电能以后,产生了机械能和电路中的内能,它们的能量关系应该是:电能=机械能+内能提问2:假设电动机消耗的功率为P电,电动机对外做功,输出的功率为P机,电动机工作时自身也有能量损失,对外的功率为P损,它们之间的关系式应该是什么?预测学生回答:它们之间满足:P电=P机+P损提问3:假设电动机两端的电压为U,通过电动机线圈的电流为I,电动机线圈的电阻为R,请尝试写出各功率的具体表达式及各功率之间的关系。学生讨论后给出答案:P电=UI    P损=P热=I2R    UI=I2R+P机提问4:通过电动机功率分析和前面焦耳定律的推导,你能发现什么问题?电流通过用电器的过程中,消耗电能,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,即电功W=UIt,而电流通过导体会产生焦耳热Q=I2Rt。那么,Q和W一定相等吗?如果不是,你生活中见到的电器还有没有电能转化为其他能量形式的例子?学生讨论后回答:在电路中消耗的电能不一定全部转化为内能,有些电路中消耗了电能也会产生其他能量,例如电风扇,电冰箱,空调,电解槽等。老师评价后总结:像电热水器这样电路中除了电源以外,只有电阻元件,电阻将从电源获得的能量全部转变成内能,这种电路就叫做纯电阻电路。但像发动机、电风扇等,除了发热以外,还对外做功,消耗的电能有一部分转化为机械能等其他能量,这些是非纯电阻电路。【学习任务二】在实验中体会电路中的能量转化,并认识电动机等非纯电阻电路不满足欧姆定律。进行实验:电路图如图所示,实验时可以先固定电动机M,不让它转动,接通电源,引导学生记录电压表和电流表的数值。提问学生:这个过程中,电路消耗的电能转化为什么能量?此时电动机的电阻R是多少?学生可能解答:这个过程中,因为扇叶不动,电路消耗的电能全部转化为通过电阻产生的内能,由欧姆定律可知:。进行实验:放开手,让电动机转动,接通电源,记录电压表和电流表的读数,容易看出:此时电动机的电压、电流、电阻不再满足欧姆定律的关系,即。引导学生总结:从能量转化和守恒的角度去考虑,如果电路中电动机正常工作,那么电能除了转化为内能之外,还转化为机械能。提出问题:请通过上述实验测得的两组电压U和电流I值,计算电动机的热功率和机械功率。学生使用公式计算,加深学生的理解。【学习小结】1.认识不同电路中电功和电热的关系;2.体会用能量转化和守恒的观点来分析问题的思想方法。【学习评价自测】1.实例分析:分析下列用电器的能量转化情况,并比较电功和电热的大小关系。电动机:电解槽:白炽灯:电风扇:电热壶:答案:在白炽灯和电热壶电路中,电能全部转化为内能,电功和电热相等;电动机和电风扇消耗的电能一部分转化为机械能,一部分转化为内能,电功大于电热;电解槽消耗的电能一部分转化为化学能,一部分转化为内能,电功大于电热。2.一台电动机,线圈的电阻是0.4,当它两端的电压为220V时,通过的电流是5A。这台电动机发热的功率与对外做功的功率各是多少?答案:10W,1090W解析:由焦耳定律可知,电动机发热的功率为:P热=I2R=10W电动机消耗的电功率为:P电=UI=1100W根据能量守恒定律,电动机对外做功的功率为:P机=P电-P热=1090W这台电动机发热的功率为10W,对外做功的功率为1090W。学科网(北京)股份有限公司

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