人教版九年级物理全册教案：第十八章第2节电功率

第2节 电功率
设计说明 “电功率”这一节主要是让学生知道电功率的定义、单位、物理意义，并能利用公式进行相关计算，能区分额定电压、额定功率和实际电压、实际功率，知道千瓦时和焦耳的换算关系。教学时可通过比较24 W的灯泡和500 W的电吹风机工作时电能表铝盘转动快慢不同，引入电流做功有快有慢，并使学生明确电功率是反映用电器消耗电能快慢的物理量。由于学生在八年级已经学习了两个描述快慢的物理量——速度和功率，因此，在它们的基础上，电功率的概念可采用类比的方法，从电流做功的角度引入，这样既简捷明了，又比较容易接受。然后通过电功的公式推导出电功率的常用公式P=UI，利用电功率的定义公式的变形式W=Pt理解千瓦时的物理意义也就容易多了。 对于额定电压和额定功率部分，可利用演示实验使学生认识到实际电压不同，实际功率不同，额定功率和实际功率是两个不同的概念，然后通过例题讲解和练习加深对额定功率和实际功率的理解。 教学过程可分为四个阶段：第一阶段认识电功率的概念；第二阶段明确千瓦时的来历；第三阶段通过实验认识额定电压和额定功率，理解实际功率和额定功率的区别；第四阶段认识电功率的测量方法。 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的计算； 2.能说出千瓦时的来历，知道千瓦时和焦耳之间的换算关系； 3.理解和区分用电器的额定功率和实际功率。 【过程与方法】 通过体验电能表铝质圆盘转动快慢跟用电器电功率的关系，培养学生分析、概括能力。 【情感、态度与价值观】 通过动手探究，激发学生的学习兴趣，培养他们善于思考、勤于动手的学习习惯。 重点难点 教学重点 电功率概念的掌握。 教学难点 1.额定电压与实际电压、额定功率与实际功率的区别； 2.灵活应用学过的知识解决简单的电功率问题。 教学方法 实验探究、观察、讨论和分析相结合的教学方法。 教具、学具 多媒体课件、灯泡、电吹风机、电源、开关、滑动变阻器、导线等。 授课时数 1课时 教学过程 回顾思考 1.电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗　　　 　的仪表。表盘上的“220 V”表示　　　　　　　　；“600 revs/(kW·h)”表示　　　　　　　　。 2.电功的公式为　　　　，国际单位制中的单位是　　　　，常用单位是　　　　，它们之间的换算关系是　　　　。 3.力学中功率的定义是　　　　，公式为　　　　，单位是　　　。 4.欧姆定律的表达式为　　　　，利用此公式解决问题时注意I、U、R的“同一性”和“同时性”。 导入新课 问题导入 观察电能表，常常可以发现：表上的铝盘在使用一只节能灯时转得慢，在使用电热水器时转得快。说明铝盘转动的快慢与用电器的种类有关！这两种用电器有什么不同？ 下面我们来看它们的铭牌。 节能灯 电热水器 节能灯上的“24 W”和电热水器上的“2 200 W”的字样是什么意思 实验导入 实验演示1：教师把15 W和100 W的两灯泡并联接入照明电路中，学生观察灯泡亮度后，思考讨论下面两个问题： (1)在相同的时间内，哪个灯泡消耗的电能多？为什么？ (2)在相同的时间内，哪个灯泡电流做的功多？哪个灯泡电流做功快？说出理由。 学生讨论回答。 教师补充总结如下：100 W的灯泡更亮，表明在相同时间内，消耗的电能多，转化成的光能多，电流做的功就多，因为做功时间相同，100 W的灯泡电流做功多，说明该灯泡电流做功快。 实验演示2：在电能表后分别将15 W和100 W的灯泡接在电路中。观察灯泡的亮度和观察电能表铝盘转动的快慢。观察发现接入100 W的灯泡时，灯泡较亮，且电能表铝盘转得快。 同是灯泡，为什么有的消耗电能快，有的消耗电能慢呢？为了描述用电器消耗电能的这种差别，我们引入新的物理量——电功率。 讲授新课 一、电功率 活动1：分别把一只24W节能灯和500W的电吹风机接在同一电路中，比较电能表铝盘转动的快慢。 实验现象：电能表第二次比第一次转动得快。 师：电能表转盘转得快说明了什么？转得慢又说明了什么？ 生：转得快说明用电器用的电多，消耗的电能多。 师：大家同意这种说法吗？ 生：通过实验可得出，在相等的时间内，铝盘转过的圈数不同，铝盘转过的圈数反映了消耗电能的多少，而在相同的时间内铝盘转过的圈数反映了消耗电能的快慢。故不能说“电能表转盘转动越快，用电器消耗电能越多”，而是电能表转盘转动得越快，用电器消耗电能越快；电能表转盘转动得越慢，用电器消耗电能越慢。 师：同学们分析得非常有道理，电能表转盘转动的快慢不同，表示了用电器消耗电能的快慢不同。在物理学中，用电功率表示消耗电能的快慢，符号是“”，国际单位是“瓦特”，简称“瓦”，单位符号是“”；常用单位：千瓦（）,换算关系：。 活动2：出示多媒体课件 1.电流通过电风扇工作1 min，消耗的电能是2 400 J；电流通过洗衣机工作 1 min时消耗的电能是6 000 J。哪台用电器消耗电能多？哪台用电器消耗电能快？为什么？ 2.上题中，如果电风扇和洗衣机都消耗4 000 J的电能，电风扇要工作100 s，洗衣机工作40 s，哪台用电器功率大？为什么？ 3.某台电风扇和洗衣机，电风扇通电工作半小时，消耗电能72 000 J；洗衣机通电工作2 min，消耗电能12 000 J。问：哪台电器消耗的电能多？哪台电器的功率较大？为什么？ 【讨论交流】1.洗衣机消耗电能6 000 J，电风扇消耗电能2 400 J，所以电流通过洗衣机时，消耗电能多；它们的工作时间相同，消耗电能多的消耗电能肯定也快，所以洗衣机消耗电能快。 2.洗衣机的功率大。因为洗衣机和电风扇消耗相同的电能，洗衣机用的时间短。 3.因为电风扇工作时电流做功是72 000 J，而洗衣机只有12 000 J，所以电风扇消耗的电能多。 师：那哪台电器的功率大呢？ 生：1.可以算电风扇2 min消耗的电能，或者求洗衣机半小时消耗的电能。 2.也可以看看洗衣机如果消耗72 000 J电能用多少时间或者看电风扇消耗 12 000 J电能用多长时间。 3.还能比较它们各自工作1 min消耗的电能。 【学生活动】全体学生计算它们各自工作1 s消耗的电能。并请一名学生板演。电风扇每秒消耗的电能，洗衣机每秒消耗的电能。洗衣机的功率大。 师：同学们想出的办法都很好，都可以比较出功率的大小。只是为了大家互相交流、沟通方便，我们统一用“用电器1 s内消耗的电能”来表示用电器的功率。 【归纳总结】 1.定义：在物理学中，把电功与时间之比叫做电功率。 2.公式：。 3.单位：瓦（W） 常用单位：千瓦（kW） 4.物理意义：电功率是表示电流做功快慢的物理量。 【教师点拨】这就是电功率的定义式，一定要注意各符号的意义及单位： ——消耗的电能(电流做的功)——焦耳(J) ——消耗这些电能所用时间——秒(s) ——用电器的功率——瓦特(W) 公式在使用过程中单位要统一，只有用电器在1s内消耗的电能是1J时，其电功率才是1W。() 师：我们上一节学习的电功的计算公式是什么？ 生：W=UIt。 师：本节课我们又学习了电功率的定义式，将电功的公式代入会得出什么？ (引导学生推导电功率的另一个公式：P=UI) 学生进行推导：P===UI。 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，手电筒中的电流为0.5 A，电源为三节干电池，则该手电筒小灯泡的功率最接近(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 　　A.0.25 W B.0.75 W C.2.25 W D.9.00 W 解析：一节干电池的电压为1.5 V， 则三节干电池的电压为4.5 V， 故手电筒小灯泡的功率 P=UI=4.5 V×0.5 A=2.25 W。　　 答案：C 注意：解题时要注意题目的隐含条件：一节干电池的电压是1.5 V。 例2 某用电器20 min消耗的电能是。此用电器的功率是多少？ 解：，， 所以。 【思考】请同学们思考“”的来历，说说自己的理解。 二、“千瓦时”的来历 师：公式P= 中，当知道P、W、t中任意两个时，可以求出另一个。如何计算电功W和时间t？ 生：W=Pt，t=。 师：在利用公式进行计算时，W、P、t有两套单位，若P的单位用kW，t的单位用h，则得出的电功W的单位是kW·h；若P的单位用W，t的单位用s，则得出的电功W的单位是J。这两套单位要配套使用，不能分开使用。 师：现在我们可以根据公式W=Pt知道“千瓦时”的来历了。1 kW·h表示电功率为1 kW的用电器工作1 h所消耗的电能。则由公式W=Pt=1 kW·h=1 kW×1 h= 1 000 W×3 600 J。 【讨论交流】如何来节约电能？根据W=Pt这个计算公式，请同学们交流一下： 如何才能节约电能(减小电功W的值)？ 生：减小用电器的电功率或减少通电时间。 例题讲解：(学生先练习，若有问题，教师补充讲解) 例3　某电视机的电功率是 150 W，每天使用 3 h，一个月用电多少千瓦时 （按 30 天计算） 解：P =150 W =0.15 kW 　　t=3 h×30 =90 h 　　一个月内消耗的电能是 　　W=Pt =0.15 kW×90 h=13.5 kW·h 答：一个月用电 13.5 kW · h。 例4　有些家庭的电视机在不观看时没有切断电源，仍然处于待机状态。若电视机待机功率为10 W,一天待机20 h，则一天内待机消耗的电能为　　 　　kW·h, 30天电视机待机消耗的电能可供一盏25 W的电灯正常工作　　　　h。 解析：根据电功率公式，电视机待机一天消耗的电能 kW×20 h=0.2 kW·h， 30天电视机消耗的电能为 0.2 kW·h×30=6 kW·h, 这些电能可供25 W的电灯正常工作的时间为 t′===240 h。 　　答案：0.2　240 【想想议议】 不同用电器的电功率一般不同，那么，在不同情况下，比如在不同电压下，同一个用电器的功率总是一样的吗 三、额定电压　额定功率 1.实验探究：在不同的电压下，同一个用电器的电功率是不是一样大？ 师：既然100 W的灯泡比15 W的灯泡亮，那么我们可以通过什么办法来比较灯泡的电功率的大小呢？ 生：灯泡的亮暗。 师：要测量在不同的电压下，同一盏灯的电功率是不是一样大，需要哪些器材？ 生：一个小灯泡、电源、滑动变阻器、电压表、导线、开关。 师：各组看一下自己实验桌上的器材是否齐全，拿起灯泡观察一下灯泡的铭牌。 学生汇报：标有“3.8 V　0.3 A”。 师：各小组讨论一下如何设计实验进行探究。 小组讨论，然后学生汇报。 实验电路：如图所示。 实验步骤： (1)按顺序连接电路； (2)闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为3.8 V，观察灯泡的发光情况； (3)再调节滑动变阻器，使电压表的示数为2 V，观察灯泡的发光情况； (4)再调节滑动变阻器，使电压表的示数为4.5 V，观察灯泡的发光情况。 教师提示：当加在灯泡两端的电压与灯泡上标出的电压值相等时，灯泡正常发光，此时的功率为1.14 W。 学生进行实验。 师：当灯泡两端的电压为2 V时，灯泡发光情况怎样？ 生：发光暗淡。 师：这时灯泡的电功率比1.14 W大，还是比1.14 W小？ 生：小于1.14 W。 师：当灯泡两端的电压为4.5 V时，灯泡发光情况怎样？ 生：发光强烈。 师：这时灯泡的电功率比1.14 W大，还是比1.14 W小？ 生：大于1.14 W。 师：三次实验现象所反映的结论是什么？ 【教师总结】 一个用电器的电功率不是恒定不变的，用电器实际消耗的电功率随加在它两端的电压的改变而改变。因此对于一个用电器，它的电功率是不确定的。用电器在正常工作时的电压叫做额定电压，用“”表示，用电器在额定电压下消耗的功率叫做额定功率，用“”表示。 2.额定电压 额定功率 师：对于一个确定的用电器，它有几个额定电压和额定功率？ 生：只有一个，因为像刚才实验中的灯泡只能在3.8 V下才能正常发光。 师：对于一个确定的用电器，要了解它的实际功率大小，必须知道它是在什么电压下工作的。通过刚才的实验，我们还能发现，灯泡的实际功率直接影响灯泡的亮暗。 师：根据刚才的实验现象，分析当实际电压大于、等于或小于额定电压时，实际功率和额定功率间有什么关系？ 生：当时，,用电器正常工作； 当时，,用电器不正常工作，且容易被烧坏； 当< 时，< ,用电器不正常工作。 【归纳总结】 额定功率和实际功率区别与联系 额定功率实际功率区别概念在额定电压下的功率在实际电压下的功率是否变化是确定的、唯一的、不随实际工作电压的改变而改变它是不确定的，随两端所加电压的改变而改变联系当用电器两端的实际电压等于额定电压时，用电器的实际功率等于额定功率
【教师提问】实际功率和额定功率有什么区别？灯泡亮度和什么功率有关？ 【教师点拨】 1.在日常生活中，我们常常提到某用电器“正常工作”，灯泡“正常发光”。这里提到的“正常工作”和“正常发光”就是指这些用电器是在各自额定的电压下工作。例如一个标有“220 V　100 W”字样的灯泡，额定功率就是“100 W”，它是在额定电压下工作时的功率，是反映用电器性能的参数。 2.电功率是反映电流做功快慢的物理量，即指在单位时间内电流所做的功，而实际上用电器并不总是在额定电压下工作。所谓的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率，是随实际电压变化的。 3.灯泡的亮度由实际功率决定。 【思考】根据电灯的铭牌能知道哪些物理量？能求出哪些物理量？ 【交流总结】 观察：额定电压为220 V、额定功率为100 W。 可求：；。 例题讲解：(学生先练习，若有问题，教师补充讲解) 例5　“PZ220-100”的含义是什么？当它正常发光时的电阻为多大？将该灯泡接在110 V的电路中，它的实际功率为多大？(假设灯丝的电阻不变) 　　解：“PZ”表示该灯泡为普通照明灯泡，“220”表示该灯泡额定电压为220 V，“100”表示它的额定功率为100 W。 由公式=及R=得：R===484 Ω。 由P=UI及I=得：===25 W。 四、电功率的测量 【教师提问】现在我给大家一个小灯泡，但铭牌上只有额定电压2.5 V，没有电功率，你们能想办法测量小灯泡的电功率吗 怎样测量 方法一、利用电流表和电压表测量电功率。 测量原理：P=IU。 实验步骤：用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出流过小灯泡的电流，根据P=IU就能算出电功率。 方法二、利用电能表和电压表测量电功率 测量原理：P=。 实验步骤： 用电能表测出小灯泡消耗的电能W，用停表测出用电时间t，由公式P=计算出小灯泡的电功率。 例题讲解：(学生先练习，若有问题，教师补充讲解) 例6　小明同学月初观察到家中电能表示数为05315，月末观察到电能表示数变为06278，则他家这段时间内消耗的电能为　　　　kW·h。他要借助电能表测量家中电热水壶的实际电功率，还需要用到的一种测量仪器是　　　　。 解析：用户消耗的电能等于电能表月末示数与月初示数之差：627.8 kW·h- 531.5 kW·h= 96.3 kW·h,根据电功率公式P=，知道了电功，要测量电功率还需要测出时间，也就是说需要秒表等测量时间的仪器。 　　答案：96.3　秒表(只要答出时间测量仪器即可) 课堂小结 当堂达标 1.标有“220V 40W”字样的灯泡，其中“220V”表示 。 答案：额定电压是220V，在220V电压下正常工作 2.判断白炽灯亮度的依据是（ ） A.电能 B.电流 C.额定功率 D.实际功率 答案：D 3.某家用电器的功率约为500W，则它可能是（ ） A.空调 B.电视 C.洗衣机 D.电子计算机 答案：C 4.甲、乙两用电器电功率之比为1∶2，通电时间之比为3∶4，则消耗电能之比为（ ） A.1∶2　　 B.3∶8　　 C.3∶4　　 D.2∶3 答案：B 5.下列关于电功率的说法中正确的是（ ） A.电流做功越多，电功率越大 B .电功率越大，电流做功越快 C.电流做功时间越短，电功率越大 D.电流做同样的功，用的时间越长，电功率越大 答案：B 6.将“6 V　3 W”和“6 V　6 W”的两只灯泡和串联后接在电源两端，不考虑温度对灯丝电阻的影响，则(　　) A.电源电压为12 V时，两只灯泡均能正常发光 B.两只灯泡发光时，灯泡比灯泡亮一些 C.灯泡发光时，电路中允许通过的最大电流为1 A D.灯泡正常发光时，灯泡的实际功率是1.5 W 解析：根据P=UI可得，两灯泡的额定电流分别为：===0.5 A,=== 1 A。根据欧姆定律可得，两灯泡的电阻分别为：===12 Ω,=== 6 Ω，因为两灯泡的额定电流不相等，所以两只灯泡不可能同时正常发光，故A不正确；因为串联电路中各处的电流相等，则电路中的最大电流=0.5 A，故C不正确；由知，的电阻大，实际功率大，较亮，故B不正确；灯泡正常发光时，灯泡的实际功率：=×6 Ω=1.5 W，故D正确。 答案：D　 7．如图所示，=20 Ω,=10 Ω，闭合开关后，电流表的示数是0.3 A。求： 两端的电压； (2)电阻消耗的功率。 解：=0.3 A×20 Ω=6 V。 =6 V，===3.6 W。 (或===0.6 A，=6 V×0.6 A=3.6 W;或===0.6 A，=×10 Ω=3.6 W) 板书设计 第2节　电功率 一、电功率（P） 1.意义：表示电流做功快慢的物理量 2.国际单位：瓦特，简称瓦，符号：W 3.定义：电流在单位时间内所做的电功 4.定义式： 推导得到： P=UI 千瓦时的来历：1 kW·h=1 kW×1 h（W=Pt） 二、额定功率和实际功率 1.额定电压——用电器正常工作时的电压。 额定功率——用电器在额定电压下工作时的功率。 2.实际功率与额定功率的关系 U实＝U额P实＝P额U实＜U额P实＜P额U实＞U额P实＞P额