人教版初中物理九年级下册课时36 全部课程 能量守恒 效率（三）（电学部分） 教案

电学中有关能量守恒及效率教学设计幻灯片1同学们好，我是来自广州市第二中学的陈思勤老师，今天我们学习的内容是电学中有关能量守恒及效率。这是我们的学习目标：学习目标：幻灯片2问题导入：幻灯片3首先，我们研究一下生活中最常见的用电器：灯泡。我们来思考一个问题：两盏不同的灯泡的实际功率一样时，由于单位时间内消耗相同的电能，所以两灯的亮度就相当？（实际实验时，由于测量仪器精确度不足等原因，我们很难把两盏灯泡的实际功率调到完全相同，所以我们观察的是两盏灯泡实际功率接近时，观察其亮度是否相当？）实验演示：幻灯片4接下来看我们的实验：两节干电池为一盏灯供电，使其发光。我们测得灯两端的电压为2.7V，通过灯的电流为0.02A。根据公式可以算出这时灯的实际功率大概为0.054W灯的发光情况。幻灯片5接下来我们用两节干电池为一盏白炽灯小灯泡供电，电路中串联了一个滑动变阻器，调节滑动变阻器接入电路中的阻值，使小灯泡的实际功率与刚才的灯实际功率相当，如图：我们测得小灯泡两端的电压为0.7V，通过小灯泡的电流为0.08A。根据公式可以算出这时小灯泡的实际功率大概为0.056W，与刚才的灯功率非常接近。我们几乎无法看到小灯泡发光，放大后发现小灯泡发出微弱光芒。这是在晚上关掉其他所有光源后，小灯泡的发光情况。与刚才同样关掉其他光源后的进行对比，我们会发现两灯的实际功率非常接近，相同的时间内两灯消耗的电能基本相当，但灯明显比白炽灯（小灯泡）亮得多，说明相同时间内灯产生了更多的光能。这是为什么呢？小结：幻灯片6我们一起从能量转化的角度来对比一下白炽灯和灯有何不同。如图，白炽灯工作时，是通过灯丝的电流热效应，把电能转化为内能，随着灯丝温度升高了，有部分的内能转化为光能，而大部分的内能都散失到周围的环境中了。而灯工作时，通过内部的半导体晶片直接把电能大部分都转化为光能，但这过程也无可避免的产生少量的内能，散失到环境中。两灯的亮度取决于相同时间内产生的光能多少。两灯的实际功率非常接近，相同的时间内两灯消耗的电能基本相当，但相比白炽灯，灯把更高比例无论是白炽灯还是灯，在这个能量转化的过程中：有用的能量是光能，总的能量是输入的电能，我们班两者之比称为灯泡的发光效率。灯泡的发光效率为灯的发光效率明显高于白炽例题计算：幻灯片7学生看题）问题思考：幻灯片8接下来我们来研究第二个用电器：电热水壶。我们来思考一个问题：两个不同功率的电热水壶把质量相同、初温相同的水烧开，两壶水需要吸收的热量相同，则两个电热水壶消耗的电能是否一样？实验中，我们用两个功率不一样的电热水壶（A电热水壶铭牌上标注的额定功率为1000WB电热水壶铭牌上标注的额定功率为1800W容量为380ml的水。接下来我们来看看实际的实验情况。幻灯片9如图：实际实验中，我们用温度计测量水的初温为22℃，两个电热水壶分别倒入两瓶的水，利用电力节能测试仪直接直接测出两个电热水壶的实际功率。发现A电热水壶的实际功率为970.6W，B电热水壶的实际功率为1670W，与铭牌上标注的额定功率有一定出入。同学们，思考一下为什么会消耗的电能W一定等于额定电压乘以时间。幻灯片继续实验，待水烧开后，我们测出两壶水此时的温度都为100℃，此时可以利用电力节能测试仪直接读出此过程消耗的电能分别为0.101kWh和0.089kW·。实验结果表明：两个不同功率的电热水壶把质量相同、初温相同的水烧开，两壶水需要吸收的热量虽然基本相当，但两个电热水壶消耗的电能差异较大。思考：为什么会出现这种情况呢？：幻灯片我们利用能量流向图分析一下这个过程：电热水壶通过电流热效应，把输入的电能转化为内能。但转化出来的内能并不是全部被水吸收的，有部分内能会被壶身吸收后散失到空气中，另外水吸AB两电热水壶用于使水升温的这部分内能基本相当，但热量散失的部分不一样，所以到时消耗的电能不一样了。此过程有用的能量是使水温度上升的这部分内能，我们可以用Q=cmΔt计算，总的能量是消耗的电能，所以此过程的加热效率为。例题计算：幻灯片出AB两个电热水壶大概的加热效率？幻灯片通过计算，我们发现B电热水壶的加热效率更高。要把质量相同、初温相同的水烧开，使用B电热水壶更省电。拓展思考：幻灯片接下来我们一起来看这个模型，把一个发电机和电动机串联起来。首先，向发电机输入机械能，使其转动。发电机转动，会把机械能转化为电能；电能传输给电动机，使电动机转动，把电能转化为机械能，电动机与发电机通过这时，哪怕不再向这个系统输入能量，此装置也可以永远保持转动并且对外实际真的是如此吗？幻灯片老师提前找了一些学生来分析这个装置。所有学生都回答不可能，因为永动机不可能实现。但我们来仔细看看部分同学的回答，我们会发现一些有趣的想法。幻灯片幻灯片我们一起用能量流向图再来仔细分析这个过程涉及到的能量转化：发电机其实只能把一部分输入的机械能转化为电能，还有一部分由于机械摩擦和电流热效应会转化为内能；这部分的电能输入给电动机，电动机同样只能把一部分的电能转化为机械能输出，还有一部分同样由于机械摩擦和电流热效应会转化为内能；这一部分机械能再回到发电机时，已经远少于原来输入的机械能了。如此循环，只要不再对此装置输入能量，原来的能量其实就会逐渐的转化为内能，最终使此装置停下来。这里的能量转化，就涉及到能量利用的效率问题。我们把有用的能量和总的能量的比值称为效率。这里的发电机和电动机的效率，实际上都无法达到100%。幻灯片老师布置一个课后作业：我们知道了电动机的能量转化过程是这样的，也知道了电动机的效率如何定义了。我们能否设计出一个实验来测量电动机的效率？如果用图中的实验，我们还需要添加什么实验仪器？（时间不足就展开总结：幻灯片最后，我们总结一下这节课的内容。通过这节课的学习，我们知道各种用电器实现了不同的