15.1 电能表与电功 课件 (共43张PPT)-苏科版九年级物理下册

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①演示实验——《探究电功与电压、电流的关系》
②课堂总结——《电能与电功》
致老师同学们
视频资源
清单
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第十五章
江苏科学技术出版社
九年级下册
电热水器、电视机、计算机、电冰箱、空调……
各种各样的家用电器已成为人们生活中不可缺少的伴侣
尽管它们的结构、功能有极大差异，
但它们工作时都要消耗电能，
并且都会有电能转化为内能。
丰富多彩的电器世界
电 功
电能表
一、电能表与电功
你知道一个月你家要交多少电费吗？供电部门是根据什么来计算电费的吗？　
在我们的家庭电路中，你一定会找到如图所示的一个电表，你知道它的作用吗？
看一看
想一想
第1节 电能表与电功
1. 电能表
①电能表：用来测量电路消耗电能多少的仪表叫作电能表。
②常用的电能表：电子式和感应式两种。
感应式电能表
电子式电能表
一、电能表
③电子式电能表的技术参数
“220V”表示电能表适用的额定电压（正常工作电压）.
“10A”表示基本电流，它是确定电能表有关特性的电流值；“40A”是电能表能满足测量准确要求，且能长期运行的最大电流值。
“50Hz”表示电能表在频率为50Hz的交流电路中使用.
“3200imp/kW·h”表示每消耗1kW·h电能，电能表指示灯闪烁的次数.
电能表的计量单位为千瓦时（kW?h）
一、电能表
感应式电能表的“电能表常数” 与电子式不同， 一般标有“× × × × r/kW·h”。例如该电能表标有“1200r/kW·h”，表示电路每消耗1kW·h的电能，电能表上的转盘转过1200转.
一、电能表
④感应式电能表的技术参数
⑤电能表的读数（以感应式电能表为例）
最后一位是小数
电能表当前的示数为 1380.6kW·h
电能表的计量单位是千瓦时，符号为kW·h，俗称度。
一、电能表
在数值上等于功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。
1kW·h=3.6×106J
观察电能表表盘上前后两次的示数，它们的示数差即是用电器消耗的电能值。
⑥电能表测量消耗的电能
一、电能表
【例题1】小明家中一周前、后电能表示数如图所示，小明家所在地区每度电的电费是0.5元，请你估算他一周需要付多少电费。
这周用电 823.3kW·h-781.5kW·h=41.8kW·h
电费 0.5元/（kW·h）×41.8kW·h=20.9元
表盘的最右一位为小数
一、电能表
各类用电器是如何将电能转化为其他形式的能呢？
其他形式的能
电能
我们知道：家里的用电器工作时，电能表的示数会发生变化，这说明用电器消耗了电能，即电能转化成了其他形式的能量。
下面我们分析用电器是如何将电能转化为其他形式能的。
转化
二、电功
机械能增加
电流做功
电能减少
①以人骑电动车进行分析
二、电功
蓄电池中的电能减少。

电动车运动时，电流通过电动机，使电动机转动，电流做功。

电动车的机械能在增加。

蓄电池工作时，电流在做功，电能减少，电动机的机械能增加。
电流就做了多少功
电池减少了多少电能
车的机械能就增加多少
这个过程是通过电流做功来实现的。
二、电功
二、电功
电流做功105焦耳
对电水壶里的水加热，水温度升高，如果增加了105焦耳的内能，则一定消耗了105焦耳的电能，在这过程中，电流做功为105焦耳。
有105焦耳电能转化为内能
=
②对电水壶的水加热进行分析
电流做了多少功
有多少电能转化成其他形式的能
1. 电功
电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能。
二、电功
电流所做的功叫作电功。
转化
内 能
机械能
化学能
光 能
①各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为其他形式的能。
电能
电流做功
②用电功的大小来量度用电器消耗的电能的多少。
……
2. 对电功的理解
二、电功
15.1 比较两个灯泡的亮暗
活 动
进行猜想
提出问题
二、电功
①可能与电流有关；
下面我们通过实验探究“灯泡的亮暗”与哪些因素有关?
灯泡的亮暗与哪些因素有关?
②可能与电压有关；
… …
设计实验
① 控制变量法：
保持电流、通电时间一定，探究电功与电压的关系（两盏小灯串联）；
保持电压、通电时间一定，探究电功与电流的关系（两盏小灯并联）。
②转化法：
在一定时间内，电流做功越多，小灯越亮。
1. 研究方法:
二、电功
设计实验
2. 实验器材:
干电池2～3节、两个阻值不等的小灯泡、滑动变阻器、开关、电流表、电压表及导线。
3. 实验方法:
①如图所示，将两个电阻不等的白炽小灯泡串联在电路中。闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电压表的示数.
二、电功
设计实验
3. 实验方法:
②如图所示，将这两个灯泡并联在电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电流表的示数.
二、电功
进行实验与收集证据
①如图所示，将两个电阻不等的白炽灯泡串联在电路中。闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电压表的示数.
现象：两个白炽灯泡串联在电路中，甲灯更亮，其两端的电压也大。
二、电功
进行实验与收集证据
现象：两个灯泡并联在电路中，乙灯更亮，通过的电流也大。
②如图所示，将这两个灯泡并联在电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电流表的示数.
二、电功
两个灯泡串联时，通过灯泡的电流相等。因此，电压越高，电流做的功越多，灯泡就越亮。
两个灯泡并联时，灯泡两端的电压相等。因此，电流越大,用流做的功越多，灯泡就越亮。
实验结论
分析与论证
进一步实验可得出：
电流所做的功与电压、电流、通电时间成正比
二、电功
W = UIt
1焦 =1伏·1安·1秒
②公式：
电功=电压×电流×通电时间
① 物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
t 表示通电时间
I 表示电流
U 表示电压
③国际单位：焦耳（J）
常用单位：千瓦时（KW·h）
3. 电功
1kw·h=3.6×106J
1J =1V·1A·1S
二、电功
二、电功
由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ 可知:
????????
?
④电功的推导计算公式
W＝ t
W＝I2Rt
利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性；


电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路；

W＝UIt 是普遍适用的公式。
分析 根据电能表示数的变化，可算出2h内电暖器消耗的电能，再利用电功的公式就可以求出通过电暖器的电流。
解 电暖器消耗的电能
W=（4323.4-4321.8）kW·h=1.6×3.6×106J=5.76×106J
由电功的公式W=UIt可得，通过电暖器的电流
????=????????????=5.76×106J220V×7200s=3.64A
?
答 通过电暖器的电流约为3.64A.
【例题2】 将一个电暖器单独接在家庭电路中，它连续正常工作2h后，电能表的示数由 变为 。已知该电暖器的额定电压为220V，求通过电暖器的电流。
二、电功
视频讲解——《探究电功与电压、电流的关系》
二、电功

1. 电能表：用来测量电路消耗电能多少的仪表。
①计量单位：千瓦时（kW?h），俗称度。
②额定电压: 220V；
③基本电流与最大电流：例如10（20）A；
④电能表常数：“1600imp/kW·h”或“3200r/kW·h”
2. 电能表的参数
4. 电功：电流所做的功。计算：W=UIt
5. 单位：国际单位是焦耳（J） 1J=1V×1A×1s
常用单位是千瓦时（kW?h）
3. 电能表测量电能：电能表表盘上前后两次示数
之差即是用电器消耗的电能值。
电能表与电功
电能表
电 功
课堂总结
6.单位换算：1kw·h=3.6×106J
视频总结
1. 关于电功，有下列三种说法：①用电器通电的时间越长，电流做的功越多；② 通过用电器的电流越大，电流做的功越多；③ 用电器两端的电压越高，电流做的功越多。请分析上述说法各自成立的条件。
本题中只有在控制电流、电压不变时，说法①才成立；
在控制电压、时间不变时，说话②才成立；
在控制电流、时间不变时，说法③才成立。
四、课外实践与练习——WWW
2. 小明家的电能表，2月底的示数为 ，3月底的示数为 。若按每千瓦时0.52元计算，则小明家3月份应交电费多少元?他家3月份消耗的电能是多少焦?
2
1
3
8
2
2
1
7
8
2
四、课外实践与练习——WWW
小明家3月份消耗的电能
W=（2178.2-2138.2）kW·h=40 kW·h
电费 0.52元/（kW·h）×40kW·h=20.8元
3月份消耗的电能 W=40 kW·h=3.6×106J×40 =1.44×108J
3. 将额定电压为220V的电暖器接入家庭电路中。先将电暖器的调温旋钮调到高温挡，若此时通过电暖器的电流为7.27A，则在15min内电流将做多少功?若将调温旋钮调到低温挡，此时通过电暖器的电流为2.73A，则在15min内电流将做多少功?该电暖器在这30min内一共消耗多少电能?
四、课外实践与练习——WWW
W1= UI1t= 220V×7.27A×15×60S= 1.44 ×106J
W2= UI2t= 220V×2.73A×15×60S= 5.4 ×105J
W= W1+W2=1.44×106J +5.4×105J= 1.98 ×106J
①电能表的计量单位是 。
② “220V”表示 _____________________。
③电能表表盘上的“10（20）A” 表示
______________________________________________。
④电能表表盘上的“3000r/kw·h” 表示 _______________________________________________。
五、课堂练习
1. 观察感应式电能表的表盘，回答以下问题：
正常工作电压220伏
“10A”表示基本电流；“20A”是能长期运行的最大电流值。
每消耗1kw·h的电能，电能表的转盘转动3000圈。
千瓦时（kW?h）
五、课堂练习
W=UIt=2.5V×0.3A×120s=90J
W能=W=90J
消耗的电能
电流做的功
t=2min=120s
2．一个小灯泡的两端加2.5V电压时，通过的电流是0.3 A，它在这种情况下通电2min，电流做了多少功? 消耗的电能是多少?
五、课堂练习
3. 有一只节能灯接在220V的家庭电路中，通过它的电流为100mA，计算这只灯使用2h消耗多少度电？
I=100mA=0.1 A
这只节能灯工作2h消耗的电能是0.044 kW·h，即0.044 度。
W = UIt
= 220V×0.1A×7200S
= 1.584×105J
= 0.044 kW·h
t=2h=7200s
1kw·h=3.6×106J
4. 小明在家中拍到一张电能表照片，如图，他仔细观察照片后，得到下列结论，你认为正确的是（ ）
A. 电能表的转速为1200转/度
B. 电能表的最大电流为10A
C. 拍照片时，小明家已消耗的电能为79862 kW?h
D. 拍照片时，小明家已消耗的电能为7986.2 J
A
五、课堂练习
A. 该电能表的转速为3000R/(kW?h)；故A正确；
B. 该电能表持续工作时的最大电流为20A，故B错误；
C. 拍照片时电能表的示数为7986.2kW?h，也就是说小明家已消耗的电能为7986.2kW?h，故CD错误。
所以选A。
5．对于不同电路里的两个用电器，下列说法中正确的是（ ）
A.用电器中电流越大，通电时间越长，电流做的功就一定越多
B.在相等的时间里，用电器中的电流越大，电流做的功就一定越多
C.在相等的时间里，用电器两端的电压越大，电流做的功就一定越多
D.消耗的电能越多，电流做的功一定越多
根据电功公式W=UIt可知，电功的大小和电流、电压、通电时间三个因素有关，只知道其中两个因素，无法确定功的多少，所以ABC错误；
电流做功的过程是把电能转化成其它形式的能的过程，消耗的电能越多，电流做功就越多。
D
五、课堂练习
选项D正确。
6．电子式电能表表盘上标有“3000imp/( kw·h)”字样，将某用电器单独接在该表上工作20min，电能表指示灯闪烁了300次，该用电器在上述时间内消耗的电能为_____ kw·h，该电能表在工作时本身_____（填“消耗”或“不消耗”）电能。
该用电器在20min内消耗的电能：
W=300×（1/3000） kW·h=0.1 kw·h。
电能表自身要工作，电子式电能表会闪烁，因此消耗少量的电能。
0.1
五、课堂练习
消耗
7．如图所示，电源电压U=12V且保持不变，RL=R1=12 Ω。当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2 A。求：
（1）电阻R2的阻值是多大？
（2）当S1、S2都断开时，10s内灯L消耗的电能是多少？(不计温度对灯丝电阻的影响)
五、课堂练习
（1）当S1、S2闭合时，R1短路，R2与L并联，
则 U2＝UL＝U＝12 V，
IL＝ UL /RL＝12V/ 12 Ω =1 A
所以 I2＝I总－IL＝1.2 A－1 A＝0.2 A，
电阻R2的阻值是 R2＝U2 /I2＝12V/0.2A ＝60 Ω
电源电压U=12V，RL=R1=12 Ω。当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2 A。求：
（2）当S1、S2都断开时，10s内灯L消耗的电能是多少？
五、课堂练习
（2）当S1、S2都断开时，R1与L串联，
I=????????=12V12?Ω+12?Ω=0.5A
?
则10s内灯L消耗的电能是
WL＝ULILt＝I2RLt＝（0.5A）2×12Ω×10s＝30J
8. 在“探究电流做功多少与电压、电流的关系”的活动中，同学们设计了如图所示的甲、乙两个电路。
五、课堂练习
①实验中通过比较 比较相同时间内电流做功的多少。
②利用图甲可以研究电流做功多少与 的关系，观察到的现象
是 。
甲 乙
灯泡的亮度
电压
电压表的示数越大，灯越亮
②图甲两灯串联，电流相等，由W=UIt可知，这是探究电功与电压的关系；观察到的现象：电压表的示数越大，灯越亮。
③在如图乙的实验中，为了验证电功与电流的关系，我们应该选择__________规格(选填“相同”或者“不相同”)的小灯泡。
不相同
五、课堂练习
图乙电路，两灯并联，电压相等，是为了验证电功与电流的关系，要让电压和通电时间相同，电流不同，需要选择规格不相同的小灯泡实验。
④某同学想利用丙图来研究电流做功与电压的关系，通过调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端的电压，他设计的实验方案中存在什么问题：
_______________。
五、课堂练习
灯泡两端电压改变时，通过灯泡的电流也
发生了变化，没有利用控制变量的物理方法。
研究电流做功与电压的关系时，应控制电流和通电时间相同，由图丙可知：调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，也改变了灯泡中的电流，所以不能研究电流做功与电压关系。
丙