第十八章第1节电能 电功knjadqsu0jg

墨玉县扎瓦镇寄宿制中学第十八章电功率第1节电能电功设计说明“电能电功”这一节是让学生从能量转化的角度认识电能，会读家用电能表及计算电费，能利用电功公式进行简单的计算。由于电能在日常生活中的利用已非常普遍，学生对电能的来源和利用已经有一定的感性认识，对电能表有粗浅的了解，所以教学中应充分利用学生的感性认识，从分析家用电器工作中发生的能量转化这一事实入手认识电能、学习电能表的读数和计算电费，体现从生活走向物理的新课标理念。在课堂中，创设好“交电费”的情境，激发学生的学习兴趣，是引入本节课题的关键。本节课在完成创设“交电费”的情境与电能表的教学中，要使学生逐步建立以“功能关系”为主线的学习体系，也为学习本章其他内容打下基础。本节课采用如下过程：观察发电厂图片、体会电能的作用引出问题→电能的测量→电费的计算→从电能的角度认识电功。这样设计的目的在于激发学生的学习兴趣，培养学生良好的学习习惯，提高学生的观察、动手、分析问题、解决问题的能力，优化学习过程，促进学生全面发展，提高学习的效率。电功的教学关键在于帮助学生在已熟悉的机械功的基础上形成电功的概念，让学生通过分析各类用电器的能量转化，认识到电能可以转化为其他形式的能量，消耗了多少电能，电流也就做了多少功，从而得出电功的定义。教学中教师还应多举一些电流做功的实例，分析其中的能量转化，以使学生进一步认识到电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程，以加深对电功的理解。教学过程可分为三个阶段：第一阶段，认识电能；第二阶段，电能的计量；第三阶段，认识电功。教学目标【知识与技能】1.从能的转化角度认识电能，了解电能和我们生活的联系。2.知道电能的单位和符号。3.认识电能表，知道电能表上参数表示的意义，会读电能表，会通过电能表计算家庭电费。4.能利用电功公式进行相关计算。【过程与方法】1.通过电能表的学习，培养学生观察、分析和用理论知识解决实际问题的能力。2.通过实例理解电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间有关。【情感、态度与价值观】能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的，通过对1度电的认识，有节约用电的意识。重点难点教学重点电能、电能的计量、电功的计算。教学难点对电功概念的理解。教学方法观察法；讲述法。教具、学具家中的电费交费单、电能表一只、电子式电能表一只、多媒体课件。授课时数1课时教学过程回顾思考1.欧姆定律的内容：导体中的电流，跟这段导体两端的电压成，跟这段导体的电阻成。公式为，推导公式U=、R=。2.在物理学中，不同形式能量的单位都是。导入新课我们一直在学习电学知识。但说到电，其实我们最熟悉的还是家庭用电和每月要交多少电费。请同学们讨论并回答：你的家庭用什么样的仪器测量用了多少度电？每月或每年你家需要交多少电费？同学们都能了解自己家庭测量用电的仪器，很好！那么到底如何读出一段时间内家庭用了多少度电？一度电到底能干什么?在这一节课中，我们将一起来学习这方面的知识。讲授新课一、电能1.认识各种各样的电源师：你知道生活中的电能有哪些来源吗？生：干电池、蓄电池、发电厂中的发电机等。师：同学们举的例子都很好，自然界中的很多形式的能(如水能、风能、太阳能等)都能转化为电能。(多媒体播放各种发电厂图片)在电厂中都是通过发电机把其他形式的能转化为电能。另外一种电能来源就是各种各样的电池，如干电池和铅蓄电池。(多媒体播放电池图片)这些电池都是把化学能转化为电能，无论是发电厂中的发电机还是电池，它们都是电源，总的来说都是把其他形式的能转化为电能，供各种产业和日常生活使用。2.电能与我们的生活师：下面我们就来看一下生活中的一些常用的用电器，请同学们来判断它们都是将电能转化为什么能了？生：电灯将电能转化为光能和内能；电风扇将电能转化为机械能；电饭锅将电能转化为内能等。3.电能的单位及换算师：我们家里都有这些用电器，每天都在消耗电能，不同的家庭用电器的多少不同，消耗的电能也不相同，有的家庭消耗的电能多，有的家庭消耗的电能少，同学们也常听父母说上个月家里用了多少度电，交了多少电费。这里所说的度就是电能的单位，它的学名叫做千瓦时，符号是kW·h，电能是能量的一种，国际上常用的能量单位是焦耳，简称焦，符号是J，千瓦时和焦之间的换算关系是：1kW·h=3.6×10例题讲解：(学生先练习，若有问题，教师补充讲解)例1如图所示的用电器中，工作时主要将电能转化为机械能的是()A.电熨斗B.洗衣机C.电水壶D.电烙铁解析：电熨斗工作过程中，将电能转化为内能；洗衣机工作过程中，将电能转化为机械能；电水壶工作过程中，将电能转化为内能；电烙铁工作过程中，将电能转化为内能，故选B。答案：B二、电能的计量1.认识电能表(1)介绍电能表的作用在前面的学习中我们知道用电流表测量通过导体的电流，用电压表测量导体两端的电压，测量电能，就用电能表。电能表是用来计量用电器在一段时间内所消耗电能多少的仪表。(2)介绍电能表的表盘多媒体显示电能表，我们共同来看一下它的表盘，最顶端有显示数字的窗口，前4位是黑色窗口，最后1位是红色窗口，前4位是整数，最后一位是小数，窗口上边写有“kW·h”，说明读取的数值是以千瓦时为单位的，电能表的中间部位有一个铝质圆盘，电能表工作时它转动，圆盘下面写有该电能表的一些重要参数。(3)电能表参数下面我们来了解一下电能表上的一些重要的参数。(多媒体出示图片)“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用；“5(10)A”表示这个电能表的标定电流是5A，额定最大电流是10A，电能表工作时的电流不应超过额定最大电流；“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用；“2500revs/(kW·h)”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过2500r。(4)电能表的读数出示电费通知单。师：你能看懂电费通知单上的信息吗？生活中，电工师傅收取电费时都要记录月初和月末的电能表的示数，这样月末和月初两次示数之差就是该月所用电的度数。电能表接在家庭电路的干路上，所以测量的是所有用电器消耗的电能。提示：在生活中电工师傅为了收电费的方便，电能表最后一位小数部分通常不读，但是在我们的计算中必须读出来。2.测算家庭电费下面我们做一道例题：小明家电能表月初的示数、月末的示数如图所示，则他家本月消耗了多少电能？如果当地电价为0.55元/(kW·h)，则这个月他家所交电费为多少元？学生解答。教师修正答案：小明家本月消耗的电能：ΔW则小明家本月所交的电费n=63.2kW·h×0.55元/(kW·h)=34.76元。3.体会一度电的作用，培养节约用电意识师：电是我们生活中最重要的资源，社会需求也很大，1度电究竟有多大的作用，我们共同来认识一下。(学生观看课本第89页图18.1-31kW·h电的作用)师：我国是世界能源需求的大国，对电的需求日益紧张，我们每个人都应该有节约用电的意识，为节约用电我们要从一点一滴做起。在日常生活中我们应怎样做到节约用电呢？生甲：随手关灯。生乙：不让电器长时间处于待机状态。生丙：冬天空调温度设置得稍低一些。生丁：看电视的时候音量不要调得太大。师：同学们举出了很多节约用电的具体措施，在日常生活中，我们应该时时处处节约用电。三、电功1.电功的概念及理解师：用电器工作时，有电流通过用电器，用电器就把电能转化为其他形式的能，谁能举例说明一下？学生举例，如：电动机工作时，把电能转化为动能；电炉子工作时，把电能转化为内能。师：我们可以说电流通过电动机做功，也可以说电流通过电炉子做功，因此，电流做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，电流做的功就叫做电功，用字母“W”表示，生活中我们常说用电器消耗了多少电能，而很少说电流做了多少功，其实两种说法是一样的，所以电功的单位和电能的单位是一样的，都是焦耳，也可以是千瓦时。2.电功的大小与哪些因素有关(1)提出问题：电流做功的多少与什么因素有关呢？举例说明一下。(提示学生：可以和水流进行类比，水压越大，水做功越多；水流越大，水做功越多。)(2)猜想1：时间越长，电流做功越多。如：家里的空调用的时间越长，耗电量越多。猜想2：可能与电压大小有关。猜想3：可能与电流大小有关。(3)设计实验和制订计划师提问：探究一个物理量与两个或两个以上的因素有关时，用到什么实验方法？生：控制变量法。师：要研究电功的大小与电压的关系，应控制什么物理量保持不变？改变什么物理量？生：控制电流和通电时间不变，改变电压。师：今天我们选用的器材是两个电阻丝，放在等量的煤油中，如果电功多，会有什么表现？生：煤油温度升高得多。师：我们可以利用温度计测量煤油的温度，根据煤油升高的温度比较相同时间内电流做功的多少。如何使两者获得相同的电流呢？生：让两电阻丝串联。师：串联也保证了通电时间相等。如何获得不同的电压呢？生：让两电阻丝的电阻不同，串联时分得的电压就不同。师：如何知道电压到底有多大？生：用两电压表测量。师：所以实验需要观察的物理量有电压表的示数、煤油中温度计的示数。下面设计出实验所需的电路图和实验记录数据的表格。学生设计电路图，如图所示。实验表格：串联电压表示数/V温度计的示数/℃(1分钟记录一次)RR(4)进行实验与收集证据根据电路图连接实物图进行实验(如图所示)。(5)实验现象：相同时间电压大的玻璃瓶内煤油温度升高得多。(6)学生分析数据得出结论：在电流和通电时间相同时，电压越高，电流做的功就越多。师：要研究电功的大小与电流的关系，应控制什么物理量保持不变？改变什么物理量？生：控制电压和通电时间不变，改变电流。师：如何获得相同的电压和通电时间？生：让两电阻并联，开关接在干路上。师：根据刚才的实验，设计出探究电功的大小与电流关系的实验电路图，并连接电路进行实验，如图所示。(a)电路图(b)实物图实验表格：并联电流表示数/A温度计的示数/℃(1分钟记录一次)RR实验现象：相同时间电流大的玻璃瓶内煤油温度升高得多。实验结论：在电压和通电时间相同时，电流越大，电流做的功就越多。3.电功的计算通过实验，我们知道电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关：(1)在电流、通电时间相同时，电压大的电路电流做功多；(2)在电压、通电时间相同时，电流大的电路电流做功多；(3)在电压、电流相同时，电流做功的多少与通电时间成正比。进一步实验可得出如下结论：某段电路上电流做功的多少，跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间成正比。当电路两端的电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W为W=UIt。电功的单位：焦耳，简称焦，符号J，1J=1V·A·s，即当某用电器两端的电压为1V，通过用电器的电流为1A时，该用电器在1s内消耗的电能为1J，或说成在1s内电流对该用电器做了1J的功。例题讲解：(学生先练习，若有问题，教师补充讲解)例2（2020·重庆A卷）如图电路中，R1为10Ω，R2为20Ω，闭合开关S后，电流表的示数为1A，电源电压保持不变。求：(1)R1两端的电压U1；(2)R2在10s内所消耗的电能W2。解：(1)电阻R1、R2串联，R1两端电压为：U1=IR1=1A×10Ω=10V。(2)R2在10s内消耗的电能为：W2=U2It=I2R2t=（1A）2×20Ω×10s=200J。例3如图所示是“探究电流做功与哪些因素有关”的实验装置。图中两个玻璃瓶中装有相同质量的煤油，瓶中各放置一段电阻丝，且R甲＞R(1)当闭合开关后，电压较大的是(选填“R甲”或“R乙”)两端，通电一段时间后，发现甲瓶中温度计玻璃管中液面上升得比乙高，那么电流做功较多的是(选填“R甲”或“R(2)若要探究电流做功是否与电流大小有关，那么应使R甲和R乙解析：(1)串联电路中电阻越大，分得的电压越大，因为R甲＞R乙，所以R甲两端电压较大；因为甲瓶中温度计玻璃管中液面上升得比乙高，所以电流做功较多的是R甲，故得出的结论是：电流和通电时间相同时，加在电阻两端的电压越大，电流做功就越多。(2)探究电流做功是否与电流大小有关，需使两个电阻两端电压相等，故应使答案：(1)R甲课堂小结当堂达标1.（2020·浙江衢州）下列用电器把电能主要转化为机械能的是（）A.电风扇B.电灯C.电饭煲D.电熨斗答案：A2.小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1A，则它正常工作10s所消耗的电能是()A.2200J B.220JC.22000J D.22J答案：A3.（2020·天津）我国家庭电路的电压为V；如图所示是小明家一周前、后电能表示数，他家这周消耗了kW·h的电能。解析：我国家庭电路的电压是220V；电能表的最后一位是小数，则他家在这段时间内消耗的电能W=1658.8kW·h-1645.8kW·h=13kW·h。答案：22013警示：电能表读数时最后一位是小数位，单位是kW·h。4.一段导体，通过0.5A的电流时，10s内电流做功100J，导体两端的电压是V，导体的电阻是Ω。如果导体两端的电压为0V，则导体的电阻是Ω。解析：导体两端的电压U=WIt=100J0.5A×10s=20V；导体的电阻R=UI答案：2040405.我国实行阶梯电价，就是在现行电价的基础上进行阶梯式提价，按月用电量分3个档次。不同档次的月用电量付费标准不同，某地区的方案如下表。档次月用电量付费标准(元/度)1