苏科版九下物理 15.2电功率 教案

15.2 电 功 率
【教学目标】
知识与技能：
1．理解电功率的概念；知道电功率是表示电流做功的快慢的物理量；
2．理解用电器额定电压和额定功率的概念；知道额定功率是在额定电压下工作时的功率；
3．会根据电功公式和力学中的功率公式推导出电功率公式P=UI，并能进行简单的计算；
4．知道灯的亮度取决于灯的实际电功率。
过程与方法：
1．根据不同用电器在相等时间内消耗的电能不相等的事实，通过类比的方法理解电功率是表示电流做功快慢的物理量；
2．通过“测量小电灯的功率”，能区分用电器的额定功率和实际电功率，了解实际电功率和额定电功率之间的关系；
3．通过“测量小电灯的功率”了解设计实验的具体方法。
情感态度与价值观：
1．通过实验中的观察和比较，培养学生实事求是的科学态度和良好的学习习惯；
2．通过本节课培养学生依据实验原理设计实验方法的能力；
3．通过实验，培养学生的观察、实验能力及分析、概括能力；
4．通过学习过程中的讨论和交流，培养学生合作学习的意识和态度。
【教学重点、难点】
重　 点：电功率概念的建立和理解。
施教策略：通过与力学中机械功率的类比直接得出。
难　 点：测定小灯泡的额定功率和实际功率。
突破策略：分组实验详细描述额定功率和实际功率的物理意义。
【设计思路】
本节课的重点是学生电功率概念的建立和理解，教学时可通过与机械功率的类比，使学生理解掌握电功率这个物理量。
本节课的难点是学生设计并完成“测量小电灯的功率”的实验，而设计的重点是思路。实验的设计过程既是重点也是难点，由于学生独立设计实验的难度比较大，所以教师要引导学生回顾前面所学的“伏安法测电阻”的实验设计方法，让学生参照其自行完成“测量小电灯的功率”的实验设计，从而突破本节课的这个难点，达到启发学生正确设计实验的目的。本实验的教学设计过程为：
通过这一活动，激发学生的探知欲望和兴趣，培养学生的探究能力，学生通过设计和操作实验，并进行认真分析、归纳得出正确结论，从而收到良好的教学效果。
在整个探究过程中，教师是一个引导者。要关注探究过程的细节，对学生出现的错误及时纠正，同时要善于发现其闪光之处并给予鼓励，调动学生积极参与到探究过程中，另外要充分利用好交流和评估，培养团队合作精神以及修改完善自己实验方案的能力。
【教学方法】本节课宜采用以学生小组实验探究为主、交流讨论和阅读训练为辅的教学模式。
【教学准备】
教师：电灯两只（“220V 15W”、“220V 100W”）、灯座、按钮开关、导线若干、插头、绝缘胶布、电能表（220V 6400imp/kW·h）等。（因为要用220V电压做演示，所以必须要注意安全，最好用已连接好导线、灯座和电能表的家庭电路示教板）
学生：两节干电池、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡（额定电压为2.5V）、导线若干
【课时安排】 1 课时
【教学设计】
一、新课引入：
教师：我们在上节课学过电能表后，同学们一定观察了同学家或自己家的电能表。是不是可以把观察的结果和大家交流一下呢？
学生1：电能表耗电指示灯有时候闪烁得快，有时候闪烁得就比较慢。
学生2：一般是晚上闪烁得快一些，白天转得较慢。
学生3：有时候白天闪烁得也很快，中午用电饭锅做饭时，就比晚上只开一盏灯闪烁得快。
学生4：电能表闪烁得快慢和用电器的多少及用电器的种类有关系。
点评：鼓励学生各抒己见，培养学生善于观察和总结生活中的情景。
教师：我们通过实验来验证他们观察的是否准确？
【演示】不同的灯泡接入电路中时电能表指示灯的闪烁情况
【点评】考虑到实验操作的安全性，不建议学生操作，教师可提醒学生，电能表连接时应串联在电源上
（1）先将“220V 15W”的电灯接入电路，合上开关，灯发光，请同学们观察电能表指示灯2 min闪烁多少次和灯的亮度；
（2）将“220V 15W”的灯泡取下，换上”220V 100W”的灯，重复第（1）步实验。观察并比较两次电能表闪烁快慢和灯的亮度情况。
学生：电能表第一次2min闪烁3次，第二次2min闪烁3次21次，即电能表第二次比第一次闪得快，灯也是第二次比第一次亮。
教师：（断开电源，取下两只灯泡）请同学们再观察这两只灯泡，有什么发现？
学生：两只灯泡不一样，一只上标着“220 V 15 W”，另一只灯泡上标着“220 V 100 W”。
【教师】通过我们刚刚的实验证明了同学们在课后的观察非常准确。我们大家一起来鼓掌祝贺一下，希望同学们以后不仅要认真观察，还要勤于思考。
教师：刚才我们已经准确地观察电能表转动的快慢情况。那同学们还记得电能表有什么作用吗？接入电路的目的是什么吗？
学生：电能表是用来测量用电器消耗电能多少的仪表。
教师：电能表指示灯闪得快说明了什么？闪得慢又说明了什么呢？
学生：闪烁得快说明电流做的电功多，用电器消耗的电能多。
教师：大家同意这种说法吗？
【点评】学生们思考、讨论，教师注意引导：我们在八年级学习过物体的运动，我们在描述物体运动快慢时，不能说“物体运动的越快，物体通过的路程就越长”，而应该说“物体运动的越快，物体在相同的时间内通过的路程越长”。
学生：（学生充分讨论、思考后可类比得出）我们不能说“电能表指示灯闪烁越快，说明电流做的电功越多，用电器消耗的电能越多”，而应该说“电能表指示灯闪得越快，说明在相同的时间内电流做的电功越多，用电器消耗的电能越多，即电能表闪得越快，说明电流做的电功越快，用电器消耗的电能越快。”
教师：同学们分析得非常有理。原来电能表指示灯闪的快慢不同，是表示用电器消耗电能的快慢不同，即电流做功快慢的不同。那么在物理学中我们用什么物理量来表示电流做功的快慢呢？这就是我们今天要探究学习的内容“15.2 电功率”（板书）。
二、新课讲授：
1．电功率（板书）
教师：请同学们阅读教材，并联系力学中功率的相关知识归纳电功率的物理意义和定义。
学生：（1）物理意义：电功率是描述电流做功快慢的物理量。
（2）定义：电功率是指单位时间内电流所做的功。
教师：请同学们根据功率的公式和电功的公式，自行推导出电功率的公式和单位。
学生：（3）公式：
（4）单位：国际主单位： 瓦特 ，简称 瓦 ； 符号：W
教师：由公式我们可以知道：1 W=1 J/s=1 VA。还有其他的单位吗？
学生：常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）
教师：那它们的换算关系呢？
学生：1 kW=1000 W；1 W=1000 mW
教师：下面请同学们运用刚刚所学的知识完成下面例题的解答。
【例题】已知将一电熨斗接入220 V的家庭电路中时，通过的电流为4.5A，则这个电熨斗的电功率是多大？若熨烫一件衣服需连续工作10min，则这段时间电流做了多少功？合多少 kW·h
【点评】该例题比较简单，主要训练学生解题的规范性。请学生上黑板板演解题过程，发现问题并纠正。
学生：解：
答：这个电熨斗的电功率为990W，这段时间内电流做的功为5.94×105 J,合0.165 kW·h。
教师：请同学们先阅读课本P8～P9“用电器的额定功率”的内容，然后告诉大家你获得了哪些什么信息？
学生：额定功率：用电器在额定电压下正常工作时的功率。
学生：不同用电器的额定功率一般不同，即使同一类用电器，由于规格、型号不同，它们的额定功率也不相同。
……
教师：请同学们再来观察一下我们刚才实验时所使用的两个灯泡的铭牌，并说说你的发现和理解.
学生：“220 V 15 W”指的是这只灯泡的额定工作电压是220 V，额定功率是15 W；“220 V 100 W”指的是这只灯泡的额定电压是220 V，额定功率是100 W.
教师：谁能说明我们演示实验中哪只灯是第一次接入电路的？哪一只是第二次接入电路的？为什么？
学生：第一次实验电能表转盘转得较慢，说明灯消耗电能慢，电流做功慢，即电功率小，所以第一次接入电路的灯是“15 W”，而第二次电能表转得较快，说明灯的电功率大，所以第二次接入电路的灯是“100 W”。
2．测量小电灯电功率
教师：每种用电器的铭牌或说明书上都标出了它的额定电压和额定功率。请同学们观察实验桌上的那个小灯泡（铭牌信息：“2.5V W”），有什么发现？
学生：小灯铭牌上只有额定电压“2.5 V”，额定功率数值模糊不清。
教师：那同学们有没有办法知道这个“小灯泡”的电功率呢？
【点评】（学生们思考、讨论，教师注意引导）我们在上一章《欧姆定律》中学习了“伏安法测电阻”：利用电流表测出流过电阻的电流，再利用电压表测出电阻两端的电压，然后利用欧姆定律I =的变形公式R =计算出电阻的阻值。
（学生已有一定的经验，会急着参与，会非常肯定地回答：能）
学生：（想想议议）可以先用电压表测出小灯两端的电压，用电流表测出流过小灯的电流，再用公式P=UI计算出小灯的电功率。
【点评】用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率。而用电器实际工作时两端的电压不一定等于额定电压，那么此时用电器实际消耗的功率就不一定等于额定功率了。
教师：下面请同学们一起来完整地设计这个实验活动。
【点评】学生经过以前的探究活动，已能了解实验活动的基本步骤，所以，不必过多讨论，可让学生参照“伏安法测电阻”的实验设计方法设计本实验活动。
【投影】活动 15.2 测量小电灯的功率
教师：本实验的目的是什么？
学生：测量小电灯的额定功率和实际功率，并体会它们之间的区别。
教师：实验原理呢？
学生：根据公式P=UI，先测出灯两端的电压和通过灯的电流，再计算出小灯泡的电功率。
教师：那实验需要哪些器材呢？
学生：电池组（两节）、开关、导线若干、小电灯（2.5V ？W）、电流表、电压表、滑动变阻器。
教师：根据实验目的和原理请同学们设计一下实验电路图。
学生：设计并展示交流实验电路图如右图所示
【点评】用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的
电流和其两端的电压，因为要测量不同电
压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。
教师：下面请同学们讨论并设计一下具体的实验步骤。
学生：1.按电路图连接实物电路；
2.将滑动变阻器的滑片P置于 阻值最大处 ；
3.检查电路无误后，闭合开关,调节滑动变阻器滑片P的位置,使小灯泡两端的电压（即电压表的示数）先后等于、小于和略大于小灯泡的额定电压,观察小灯泡的亮度并记录电流表、电压表的示数。
4.断开开关，整理实验器材。
教师：请同学们结合以前学过的电学知识，思考一下本实验的实验注意点。（提示：主要包括电路连接方面和电流表、电压表、滑动变阻器使用方面）
学生：
1．连接实物电路时，开关应始终处于断开状态；
2．根据小灯泡的额定电压值，估计电路中电流、电压的最大值，选择合适的量程，并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法；
3．闭合开关前，应检查滑动变阻器滑片是否在阻值最大的位置上；若不是，要弄清楚什么位置是最大值位置并调整；
4．调节滑动变阻器的过程中，首先要弄明白向那个方向调可以使变阻器阻值变大或变小？怎么调能使小灯泡两端电压变大或变小？
教师：通过刚刚地交流与讨论，同学们对实验方法和实验注意点都达成了共识，下面就请大家根据实验方案自己设计实验数据记录表格，然后进行分组实验。
学生：分组实验，记录数据（让学生体验合作学习）
【点评】在同学实验的过程中教师要认真巡视，及时指导、提醒学生做实验时，需小心调节滑动变阻器，以免实际电压超过额定电压太多，致使灯泡因电压过大而烧坏。
教师：同学们刚才都根据自己设计的实验方案，进行了认真、细致的探究。下面就请大家来交流一下自己小组的探究结果。
学生：我们设计的实验数据记录表格和记录的数据如下：（实物投影）
小电灯的规格 电压表的示数U/V 电流表的示数I/A 小电灯的亮度 小电灯的功率P/W
额定电压U额=2.5 V 2.5 0.5 正常 1.25
2.0 0.4 较暗 0.8
2.8 0.6 很亮 1.68
教师：分析实验数据，同学们有些什么发现？（学生总结归纳结论时，语言可能组织的不是很完善，教师应给于一定的帮助和引导）
学生：1．通过实验，我们可以知道这个小灯泡的额定功率是1.25W。
学生：2．不同电压下，小灯泡的实际功率不同，实际电压越大，小灯泡实际功率越大； 当U实 > U额时,P实 > P额；
当U实 = U额时，P实 = P额 ；当U实 < U额 时，P实 < P额 ；
学生：3．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。
学生：……
教师：其他同学是否也发现了这样的规律？如果有不同的结论，可与其他同学交流一下，找找原因。
学生：表示赞同（学生间短暂交流，让学生思维发生碰撞，取长补短）
【点评】使用用电器时，加在两端的电压一般不能超过额定电压，否则会造成用电器的实际功率超过额定功率，从而容易导致用电器因过热而烧毁。
教师：在刚刚的实验过程中，大家有没有遇到什么操作难题？有没有什么感想？我们大家可以一起来交流探讨一下。
学生：1．我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器，阻值最大的位置一错，滑动变阻器阻值就从你想的最大变为实际的最小。闭合开关就容易使电表偏转过激。
学生：2．电流表、电压表的接线也很重要，如果接反了，指针“反转”也会损坏电表的。
学生：3．实际接线前可以先将实物按电路图中的位置摆放好，然后再连接，这样接起来不容易连接错，检查也容易。
学生：4．实验过程中，滑动变阻器开始在阻值最大的位置，调节的时候阻值从大到小，小灯泡两端的电压会从小变到大。测量时为什么不先测低于额定电压时的功率，依次测量等于额定电压和高于额定电压的功率，以免变阻器阻值一会儿变大，一会儿变小，还容易错？
教师：请同学们一起来讨论一下这位同学的问题。
学生：先从低于额定电压开始测也不是不可以，但是先测额定电压更好。这样在观察小灯泡亮度时有明显的区别，容易观察比较。
学生：5．我们小组连好电路后，闭合开关时发现小电灯不亮，电流表无示数，但电压表有示数，不知道是出了什么故障？
【点评】事先给一组较好的学生准备一个有断路故障的小灯泡。
学生：（相互讨论）可能是小灯泡灯丝断路或灯座接触不良。
学生：6．我们小组连好电路后，闭合开关时发现小电灯特别亮，反复查找原因，最终发现原来是因为我们实验时，在闭合开关前没有将滑动变阻器的滑片P调到阻值最大处。
教师：仔细观察这个灯泡（出示“220V 100W”的），你能看到些什么？
学生：灯上标有“PZ 220-100”的字样。
教师：“PZ”表示该灯是普通白炽照明灯，“220”表示它的额定电压为220 V，“100”表示它的额定功率为100 W。那么请同学们计算一下这个灯的额定电流和电阻式多少？
【点评】该题主要训练学生解题的规范性和公式的变形能力。请学生上黑板板演解题过程，发现问题并纠正。
学生：解：由得
由得
答：这个灯的额定电流为0.45 A，电阻为484 Ω。
【教学回顾】
1．本节课学到了哪些知识？
2．回顾本节课中的实验探究过程。
3．在本节课中，你学会了哪些研究方法？
【板书设计】
§15.2 电功率
1．电功率（板书）
（1）物理意义：描述电流做功快慢的物理量。
（2）定义：单位时间内电流所做的功。
（3）公式：
（4）单位：① 国际主单位：瓦特 ，简称 瓦 ； 符号：W
② 常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW）
③ 换算关系：1 kW=1000 W 1 W=1000 mW
（5）额定功率：用电器在额定电压下正常工作时的功率。
2．测量小电灯电功率
活动 15.2 测量小电灯的功率
【实验目的】测量小电灯的额定功率和实际功率
【实验原理】 P=UI
【实验器材】电池组（两节）、开关、导线若干、小电灯（2.5V ？W）、电流表、电压表、滑动变阻器。
【实验电路图】
【实验步骤】
1.按电路图连接实物电路；
2.将滑动变阻器的滑片P置于 阻值最大处 ；
3.检查电路无误后，闭合开关,调节滑动变阻器滑片P的位置,使小灯泡两端的电压（即电压表的示数）先后等于、小于和略大于小灯泡的额定电压,观察小灯泡的亮度并记录电流表、电压表的示数。
4.断开开关，整理实验器材。
【实验数据记录表】
小电灯的规格 电压表的示数U/V 电流表的示数I/A 小电灯的亮度 小电灯的功率P/W
额定电压U额=2.5 V 2.5 0.5 正常 1.25
2.0 0.4 较暗 0.8
2.8 0.6 很亮 1.68
【结论】1．个小灯泡的额定功率是1.25W。
2．不同电压下，小灯泡的实际功率不同，实际电压越大，小灯泡实际功率越大； 当U实 > U额时,P实 > P额；
当U实 = U额时，P实 = P额 ； 当U实 < U额 时，P实 < P额 ；
3．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。
【教学反思】
课程改革随之带来的是教学观念的转变，教学模式的变革和学习方式的转化，教师的角色将由知识的传授者，教学的管理者转变为学生学习的引导者，探究活动的参与者，教学方式将从单一的知识的传授转化为学生能力的培养，学生将从被动接受知识的传统教学模式中解放出来，成为主动学习、方式多样的学习主体。教学的过程也将转变为师生交互、共同发展的互动过程。
本节课对各个环节的设计都能注重学生自主学习、主动探究、启发思维，无论是教师的教学行为、还是学生的学习方式都有了较大的转变，基本能体现新课程的教学理念，并在课堂实施中得到了落实，主要表现在以下几个方面：
1．教材难点处理恰当，先让学生根据实验原理（P=UI）确定待测物理量；根据待测物理量确定应该选择的实验仪器并设计实验电路，老师再进行评价交流；在设计实验步骤时，让学生小组讨论、交流，老师再纠正错误，点拨关键步骤，达到了教师引导、学生自主探究的教学效果。按照所用仪器和实验电路图确定实验注意点；进行实验并收集数据；分析归纳得出结论；在评价与交流中分析实验中出现的故障。
2．通过本节课的实验，同学们进一步巩固了电流表、电压表的操作技能，锻炼了设计实验的能力，让学生充分交流，在相互交流中发现自己的不足甚至是错误，在不断改正错误的过程中学到更多的知识。
3．由于学生已经学习过功率和“伏安法测电阻”，因此采用类比法进行探究学习，大大降低了学生的学习难度，也有效解决了课堂学习探究时间不够的难题。
总之本节课能较好的将知识和技能，过程和方法，情感、态度和价值观的三维目标较好的整合，能以学生为中心展开教学，学生在探究活动中学到方法，学会了学习，培养了能力，取得了较好的教学效果。但本节课还有值得改进的地方，在具体实施教学的过程中，仍不自觉的把关注的焦点放在自己的身上，重知识的传授，轻能力的培养，关注教学任务的完成，忽视学生探究的过程，导致部分学生实物连接错误较多，实验步骤不明确，影响了探究的效果。
在评价与交流中分析实验中出现的故障
进行实验并收集数据；分析归纳得出结论
按照所用仪器和实验电路图确定实验注意点
按照所用仪器和实验电路图确定实验注意点
根据待测物理量确定应该选择的实验仪器并设计实验电路图和实验步骤
根据电功率公式确定待测物理量
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