第十六章 电流做功与电功率

华章文化 第页第十六章电流做功与电功率第一节电流做功【方式一】前几章我们学习了电的知识，现在的生活已经越来越离不开电了，那这些电是从哪里来的？它是否也具有能量？下面我们来看一个视频，了解一下这方面的知识.播放视频资料和展示图片，介绍各种各样的发电设施，进一步激发同学们的学习兴趣.【方式二】多媒体展示图片：热电站教师：同学们，你知道这是什么吗？它是做什么用的？学生：热电站，发电的.教师：对！热电站是发电、提供电能的.在我们的生活中许多地方都在利用电能，电流是怎样来做功的？我们又是如何来计量电能的呢？学习了本节内容，我们便会找到答案.详见本节电子资源包1.教学准备：电能表、电池、小灯泡、开关、若干导线、小电扇、电动玩具车、多媒体投影仪等.2.初中电功的概念是基于功能关系（即能量的转化是由做功来实现的）这一思路引入.教学中通过分析家用电器工作中发生的能量转化这一事实来认识电能，而电能转化为其他形式的能，则是通过电流做功的方式来实现的.课题第一节电流做功授课人教学目标知识与技能1.了解电能的各种来源和应用，知道电源和用电器工作过程中能量的转化.2.知道电能及其单位，知道电能表的作用、读数方法.3.会用公式W＝UIt进行电功的简单计算.过程与方法1.通过电能表的学习，培养学生观察、分析和初步的综合能力.2.通过电能表的应用，培养学生用理论知识解决简单实际问题的能力.情感、态度与价值观通过了解1kW·h的电能的作用，对节约用电有进一步的认识.教学重点认识家用电能表，对电能重要性的理解.教学难点家用电能表的使用，对电能、电功单位的理解.教学步骤师生活动设计意图新课导入前几章我们学习了电的知识，现在的生活已经越来越离不开电了，那这些电是从哪里来的？它是否也具有能量？下面我们来看一个视频，了解一下这方面的知识.通过设疑，激发学生的学习兴趣.新课教学教师板书课题并展示教学目标一、认识电流做功【过渡语】电能可以转化成多种其他形式的能量，那么电能转化为其他形式能的过程可以说是什么过程？【教师引导学生思考】指导学生阅读课本P118认识电流做功的内容，归纳得出电流做功的大小、影响因素、计算公式.【教师引导学生总结】电流做功的过程，伴随着电能向其他形式能的转化，电流做了多少功，就消耗了多少电能.电流所做的功叫做电功Ｗ.【教师PPT展示】电功的公式、变形式及适用条件.【过渡语】知道了电功的公式，那么电功的单位是什么呢？【教师引导学生思考】指导学生阅读课本P118电功单位的内容，归纳电功的单位及其换算关系.【教师PPT展示小结】电功的单位【教师板书】电能的单位：度、千瓦时（kW·h）、焦耳（J），1度＝1kW·h＝3.6×106J【例题】某日光灯在照明电路中正常工作时，其电流是0.13A，若通电10min，则电流做功为多少焦耳？解：电流做功：W＝UIt＝220V×0.13A×10×60s＝17160J二、测算电费【过渡语】你知道你家里一个月要交多少电费吗？供电部门收费之前根据什么来确定用户所用的电量？接下来学习一个新的测量工具——电能表.【教师PPT展示】出示电能表的实物及投影，介绍其大致的外形、表盘上各量的含义.出示图片，介绍IC卡电能表的优点.【知识归纳】“220V”表示这个电能表应该在220V的电路中使用.“10（20）A”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A.电能表工作时的电流不应超过额定最大电流.“600revs/（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600转.“50～”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用.【教师引导学生思考】电能表的数字盘上一共有五位数字，但最后一位是在红色框里的，它应该和前面四位数字不一样，是不是类似小数的写法，红框表示小数点，红框里面的数字是小数点后面的数字吗？怎么根据读数来计量一段时间消耗的电能呢？【教师引导学生作答】讲解电能表的读数方法，并结合实例计算用电量.培养学生的自学能力，锻炼归纳总结能力.及时回顾、落实知识新课教学【教师引导学生思考】如果刻度盘上的数字模糊了，该如何知道消耗多少电能呢？电能表每转一圈，消耗的电能是多少呢？【教师PPT展示】讲解电能表每转一圈消耗的电能.【教师板书】电能的计量：一段时间内电能表的计数器上前、后两次读数之差，就是这段时间内用去的电能.【例题】几位同学观察到一用户的电能表表盘如图所示，下面是他们对该电能表的看法，你认为正确的是（C）A.电能表接在照明电路中时，通过它的电流是10AB.电能表接在照明电路中时，通过它的电流是20AC.电路每消耗1kW·h的电能，电能表转盘转3000圈D.电能表的转盘转3圈，所计量的用电器消耗的电能是3.6×106J【教师板书】及时回顾、落实知识课堂小结见PPT课件课堂检测见PPT课件课后作业见《名校课堂》板书设计教学反思

第二节电流做功的快慢第1课时认识电功率【方式一】演示实验：在电能表后分别接不同的灯泡，一只灯泡上标有“220V25W”字样，另一只灯泡上标有“220V100W”字样，接通电源.注意提醒学生：要观察灯泡的亮度，更要观察电能表上的转盘转动的快慢.提出问题：电能表的铝盘有时转得快，有时转得慢，这说明了什么？导入课题：为了描述用电器消耗电能时的这种差别，我们引入一个新的物理量——电功率.【方式二】师：在学过电能表后，同学们一定也观察了自己家的电能表，下面我们把观察的结果和大家交流一下！师生交流得出结论：电能表有时转得快，有时转得比较慢.一般是晚上转得快一些，白天转得较慢.师：电能表为什么有时转得快，有时转得慢呢？我们今天就来研究与它有关的一个物理量——电功率.详见本节电子资源包1.教师准备：简易家庭电路示教板：接有一个电能表、一个保险盒、一个开关、一个25W的电灯泡和一个100W的电灯泡（包括灯座）、一个插座，学生用稳压电源，直流电流表，电压表，导线若干，开关，额定电压为2.5V的小灯泡一个，节能型电灯一只（功率为16W），电热水器及多媒体课件等.2.“电功率”这部分知识对学生来说是最难的部分之一，原因是电功率公式多，初学的学生对其灵活运用不是一件容易的事，许多学生在遇到相关问题时，往往束手无策，不知使用哪个公式.为了让学生尽快掌握这些公式，应该对这些公式进行归纳、总结，特别是要注意这些公式的适用条件，以便加以区别.课题第1课时认识电功率授课人教学目标知识与技能1.能说出电功率的物理意义、定义和单位，能利用电功率公式进行相关计算.2.能说出“千瓦时”的来历，知道怎样测量电功率.过程与方法通过体验电能表上的转盘转动的快慢跟用电器电功率的关系，培养学生的观察、分析和概括能力.情感、态度与价值观培养学生细心观察周围事物的能力，使学生懂得科学就在我们身边；通过有关社会实践活动，渗透新课标标准中“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，培养学生节约用电的意识和习惯.教学重点电功率的概念及其公式的应用.教学难点能综合运用所学知识解决简单的电功率问题.教学步骤师生活动设计意图新课导入【提问】在学过电能表后，同学们一定也观察了自己家的电能表，下面我们把观察的结果和大家交流一下！师生交流得出结论：电能表有时候转得快，有时候转得比较慢.在使用一只节能灯时转得慢，在使用电热水器时转得快.【提问】电能表上的转盘有时转得快，有时转得慢，这说明了什么？【导入课题】为了描述用电器消耗电能时的这种差别，我们引入一个新的物理量——电功率.通过观察活动，培养学生学习物理的兴趣和自信心新课教学教师板书课题并展示教学目标一、电功率【过渡语】到商店买灯泡，售货员会问需要多少瓦的灯泡.家里的用电器，都会标有多少瓦.这里“瓦”的含义是什么呢？【教师提出要求】指导学生阅读课本P121“电功率”的相关内容，归纳得出电功率的定义式、单位.【教师PPT展示小结】【教师板书】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1.定义式：P＝\f(W,t)P＝UI2.单位：单位是瓦特，简称瓦，符号是W，常用单位有kW，1kW＝103W.))【过渡语】我们知道，消耗电能的多少可用电能表来测量，所用时间的长短可用停表来测量.如何比较用电器消耗电能的快慢呢？【演示实验1】不同规格的灯泡，分别接入家庭电路中，记录电能表转盘转动一圈所需要的时间.用电器电灯1电灯2消耗的电能/J18001800所用的时间/s1838消耗电能的快慢快慢【教师提问】观察数据，你能得出什么结论？【教师引导学生分析】当消耗的电能相同时，电灯2所用的时间长，消耗电能慢，电功率小.【教师总结】消耗的电能相同时，所用时间越长，电功率越小.【演示实验2】将电吹风和电炉分别接入家庭电路中，记录电能表转盘在20s内转动的圈数，并将消耗的电能计算出来.用电器电吹风电炉消耗的电能/J1080019800所用的时间/s2020消耗电能的快慢慢快【教师提问】观察数据，你能得出什么结论？【教师引导学生分析】当工作时间相同时，电炉消耗的电能多，消耗电能快，电功率大.【教师总结】时间相同时，消耗的电能越多，电功率越大.【教师提问】有哪些方法可以比较电流做功快慢呢？【方法归纳】通电时间相同，比较做功多少，做功多的电流做功快；电流做功相同，比较时间长短，时间短的电流做功快.（为引出电功率的计算公式做铺垫）【教师PPT展示】电功率的计算公式和推导公式及其适用范围.【教师提问】在日常使用的节能灯上可以看到“220V”和“24W”这类的字样（PPT展示图片）.其中，220V说的是电压，那么，“24W”表示的是什么意思？【教师引导学生作答】“24W”表示节能灯在1s内消耗的电能是24J（前提：在220V的电压下）【教师板书】例1一只电热水壶的铭牌上标着“220V1000W”的字样，正常工作时，通过它的电流是多少？解：由P＝UI得，通过它的电流：I＝eq\f(P,U)＝eq\f(1000W,220V)＝4.55A例2某电视机的电功率是150W，每天使用3h，一个月（按30天计算）用电多少千瓦时？解：P＝150W＝0.15kWt＝3h×30＝90h由P＝eq\f(W,t)变形，得W＝Pt一个月内消耗的电能：W＝Pt＝0.15kW×90h＝13.5kW·h培养自学能力，锻炼学生的归纳总结能力通过演示实验使学生对用电器消耗电能的快慢有深刻的认识课堂小结见PPT课件课堂检测见PPT课件课后作业见《名校课堂》板书设计教学反思第2课时额定电压额定功率【方式一】PPT展示图片.引导：灯泡铭牌上标的“220­40”分别表示什么含义？导入课题：学完这节课就能知道其中的含义了！【方式二】上节课我们已经学习了电功率的定义、计算公式，这节课我们就开始学习额定电压与额定功率.教师准备：简易家庭电路示教板：接有一个电能表、一个保险盒、一个开关、一个25W的电灯泡和一个100W的电灯泡（包括灯座）、一个插座，学生用稳压电源，直流电流表，电压表，导线若干，开关，额定电压为2.5V的小灯泡一个，节能型电灯一只（功率为16W），电热水器及多媒体课件等.课题第2课时额定电压额定功率授课人教学目标知识与技能能结合实际，说出用电器铭牌上额定电压、额定功率所表示的含义，并能区别额定电压与实际电压，额定功率与实际功率.过程与方法观察体验用电器的额定功率和实际功率，通过学习活动，锻炼学生初步的观察能力.情感、态度与价值观1.培养学生勇于探索的创新意识和自主学习的能力.2.培养实事求是的科学态度.教学重点电功率的概念及其公式的应用.教学难点区别额定电压与实际电压、额定功率与实际功率，能综合运用所学知识解决简单的电功率问题.教学步骤师生活动设计意图新课导入【教师PPT展示图片】灯泡铭牌上标的“220－40”分别表示什么含义？【教师引导学生回答】“220”表示电压为220V，“40”表示功率为40W.【教师提问】用电高峰期时，灯泡发光比较暗，此时灯泡两端的电压还是220V，功率还是40W吗？【导入课题】让我们带着这个问题开始这节课的学习吧！设置情境，激发学生兴趣，同时对已学知识进行复习新课教学教师板书课题并展示教学目标额定电压额定功率【演示实验】取一个标有“36V25W”字样的电灯泡.把它接在36V的电路中，它正常发光；把它接在24V的电路中，它发光暗淡；把它接在40V的电路中，它发光强烈.【教师引导学生总结】实验表明，在不同的电压下，同一个用电器的电功率不一样大；用电器实际的电功率随着它两端的电压而改变.【教师讲解】1.用电器正常工作时的电压为额定电压（U额），用电器在额定电压下工作时的功率为额定功率（P额）.2.实际加在用电器两端的电压为实际电压（U实），用电器在实际电压下工作时的功率为实际功率（P实）.【教师PPT展示】节能灯泡和电冰箱铭牌，解释额定电压与额定功率的含义.【教师提问】灯泡两端的实际电压不同，亮度不一样，实际功率与灯泡亮度有什么关系呢？【教师讲解】小灯泡的亮度取决于实际功率.实际功率与额定功率的关系.一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率.【教师板书】eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U实＝U额，则P实＝P额，用电器正常工作U实>U额，则P实>P额，可能烧毁用电器U实<U额，则P实<P额，用电器不能正常工作))【例题】一个规格为“220V800W”的电炉，正常工作时电阻丝的电阻有多大？假如电路中的电压降低到200V，电阻丝的电阻不变，这时电炉的实际功率有多大？（结果保留整数）解：由P＝eq\f(U2,R)得，电阻丝的电阻：R＝eq\f(U2,P)＝eq\f(（220V）2,800W)＝60.5Ω当电压为200V时，电炉的实际功率：P实＝eq\f(Ueq\o\al(2,实),R实)＝eq\f(（200V）2,60.5Ω)≈661W通过问题设置，进一步激发学生的学习兴趣.课堂小结见PPT课件课堂检测见PPT课件课后作业见《名校课堂》板书设计教学反思

第三节测量电功率【方式一】师：同学们，前面我们学习了伏安法测量电阻的方法，大家说一说它的测量原理和测量的基本思路是什么？生：R＝eq\f(U,I)，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，然后利用公式计算出电阻.师：很好！那我们同样用电压表和电流表能不能测出灯泡的电功率呢？这节课我们就来研究一下这个问题.【方式二】教师展示一只铭牌不全的灯泡.师：（一边看上面的铭牌一边说）这只灯泡的额定电压是3.8V，额定功率缺失了，这怎么办？你们能想办法测量出这只小灯泡的电功率吗？生：能！师：这节课我们就来研究测量小灯泡的电功率.1.教师准备：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡（额定电压为2.5V，附灯座）、开关、导线若干、投影仪等.2.学生准备：教材、课堂用品.课题第三节测量电功率授课人教学目标知识与技能1.会用电流表和电压表测量小灯泡的电功率.2.进一步理解额定功率和实际功率.过程与方法通过探究，体验小灯泡的电功率随它两端电压的改变而改变，并发现其变化的规律.情感、态度与价值观认识用电器正常工作和不正常工作对用电器的影响，培养学生科学使用用电器以及节约用电的意识.教学重点用伏安法测量小灯泡的额定功率和实际功率.根据实验原理P＝UI确定实验需要测量的物理量及需要用到的器材，设计电路图，与伏安法测量小灯泡电阻实验对比分析，认识各元件在实验中的作用.教学难点理解实际功率和额定功率的关系.结合上一节对额定功率与实际功率的认识，利用实验时小灯泡的亮度及计算出的电功率，深入认识实际功率与额定功率的联系及区别.教学步骤师生活动设计意图新课导入【教师提问】通过前面的学习我们知道了电功率的计算方法，而我们今天要解决电功率的实际测量问题.现在我给大家一个小灯泡，你们能想办法测量小灯泡的电功率吗？怎样测量？【回答】可以利用电能表和停表测出用电器一段时间内消耗的电能和所用的时间，根据P＝eq\f(W,t)计算出电功率；也可以利用公式P＝UI测出电压和电流，计算出电功率.【教师提问】如果我们现在要测量小灯泡的电功率，应该用哪种方法呢？【回答】小灯泡不能接在家庭电路上，应该用第二种方法测量.从生活中的问题入手，使学生有亲切感新课教学教师板书课题并展示教学目标一、测量小灯泡的电功率【提出问题】问题1：如何测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率？说出你的实验方法、所要测量的物理量和需要的实验器材.问题2：如果要测量低于或高于额定电压下小灯泡的实际功率，什么电路元件可以帮助改变小灯泡两端的电压？【实验目的】测量小灯泡的电功率【实验原理】根据公式P＝UI，测出灯泡两端的电压和通过灯泡的电流，计算出小灯泡的电功率，电路如图所示.【实验器材】干电池2节、电压表、电流表、滑动变阻器、开关各1只，额定电压为2.5V的小灯泡1个（附灯座），导线若干.【设计并进行实验】（1）按电路图连接实物电路，滑片置于阻值最大处，电压表选择0～3V量程，电流表选择0～0.6A量程.（2）闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压为额定电压，观察小灯泡发光情况，记录电流表、电压表的示数.（3）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压高于额定电压（约为额定电压的1.2倍），观察灯泡发光情况，记录电流表、电压表的示数.（4）调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压低于额定电压，观察并做记录.（5）断开开关，整理实验器材.【实验表格】小灯泡的规格电压表的示数U/V电流表的示数I/A小灯泡的亮度小灯泡的功率P/W额定电压U额＝2.5V【实验结论】（1）当U实＝U额，P实＝P额，灯泡正常发光.（2）当U实<U额，P实<P额，较正常发光暗.（3）当U实>U额，P实>P额，较正常发光亮.（4）小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮.【交流与评估】1.小明在实验中，测得小灯泡的三次电功率分别为0.6W、0.36W、0.72W，他认为小灯泡的额定功率应为三次功率的平均值，你认为小明的说法是否正确？为什么？2.实验电路连接正确，但是实验中无论怎样调节滑动变阻器，小灯泡都不能正常发光（始终比较暗），试分析电路中出现的故障.【教师板书】实验原理：P＝UI实验方法：伏安法实验结论：小灯泡的亮度取决于它的实际功率二、利用家用电能表测算家用电器的电功率【过渡语】电能的多少可用电能表来测量，电功率的大小应该怎样测量呢？【教师提问】指导学生阅读课本P127迷你实验室的内容，找出测量家用电器的电功率的方法.【教师引导学生总结】根据公式P＝eq\f(W,t)可知，用电能表测出用电器消耗的电能W，用停表测出用电时间t.【教师提问】利用停表测量电吹风单独工作时电能表铝盘转n转所用的时间t.假定这个电能表的盘面上标着“3000r/（kW·h）”字样你能由此测出电吹风的电功率吗？【教师引导学生回答】电吹风的电功率：P＝eq\f(\f(n,3000r/（kW·h）)×3.6×106,t)＝eq\f(1200n,t)通过问题设置，进一步激发学生的学习兴趣课堂小结见PPT课件课堂检测见PPT课件课后作业见《名校课堂》板书设计eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(实验原理：P＝UI,实验方法：伏安法,实验结论：小灯泡的亮度取决于它的实际功率))教学反思

第四节科学探究：电流的热效应【方式一】多媒体展示图片：电烤箱、电熨斗、电饭锅等.师：这些用电器通电后都有一个共同的现象，想一想是什么？生：发热.师：对！这些热量都是通过电能得来的，电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫电流的热效应.本节我们来学习有关电热的知识.【方式二】师：我们家里都有电饭锅、电熨斗，你们有没有发现这样一个问题，连接它们的电线与它们是串联的，也就是说，通电时，通过导线和用电器的电流是相同的，那为什么当电饭锅、电熨斗发热、发烫时，这些电线却不怎么热呢？学生产生疑问.师：通过本节的学习，我们就可以解决这些问题了.详见本节电子资源包教师准备：有关生活和生产中电热的视频资料、实物投影仪、焦耳定律演示器、电暖炉等.学生准备：教材、课堂用品.焦耳定律是初中物理学习的重要定律之一，是能量守恒定律在电能与内能之间转化的具体体现，教材在电功、电功率之后安排焦耳定律，符合学生的认知规律.教学中，做好实验及分析实验现象是关键.课题第四节科学探究：电流的热效应授课人教学目标知识与技能1.能通过生活实例，认识电流的热效应.2.理解焦耳定律，并能利用焦耳定律进行简单的计算.3.知道利用和防止电热的场合和方法.过程与方法通过观察实验、对比、探究等方法，知道电流的热效应与哪些因素有关.情感、态度与价值观1.通过学习电热的利用和防止，学会辩证地看待问题.2.通过讨论和交流培养合作学习的态度和意识.教学重点电流产生的热量跟电阻、电流、通电时间的关系.教学难点理解焦耳定律.教学步骤师生活动设计意图新课导入多媒体展示图片：电烤箱、电熨斗、电饭锅等.师：这些用电器通电后都有一个共同的现象，想一想是什么？生：发热.师：生活中，还有哪些用电器通电后，都伴有热现象产生？举例说明.创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲新课教学教师板书课题并展示教学目标一、电流的热效应【教师提问】电烤箱、电熨斗、电饭锅等用电器通电后都会发热，这些热量从哪里来？【知识归纳】电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应.【教师板书】电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这种现象叫做电流的热效应.【设疑】电炉丝通过导线接到电路里，电炉丝和导线中通过的电流大小相同，为什么电炉丝热得发红，而导线却几乎不发热？【提出问题】电流通过导体产生的热量可能跟什么因素有关？【猜想与假设】可能与电流、电阻和通电时间有关【设计实验】展示课本P131图16­16实验装置并讨论：1.当大家猜想电热与多个因素有关时，应该用什么方法去研究？2.实验时怎样反映和比较电流产生的热量的多少？（提示：左右两透明密闭容器中装有等质量的煤油）【教师引导学生回答】