【名师备课】人教版九下物理18.1《电能　电功》教学设计与同步测试

《电能　电功》教学设计
江苏南京29中致远校区　殷发金
一、教学目标

（一）知识与技能

1．知道电流做功的过程就是消耗电能的过程，了解不同用电器能量的转化；

2．知道电能表是测量电能的工具，了解电能表的参数；

3．结合实例理解电功，知道电能的计算公式及单位；

（二）过程与方法

认识电能表的各项参数，会使用电能表测某段时间内电路消耗的电能，会通过电能表计算电费。

（三）情感态度和价值观

通过了解1kW·h的电能的作用，对节约用电有进一步的认识。

二、教学重难点

本节内容由电能、电能的计量和电功三部分组 ( http: / / www.21cnjy.com )成，电能是由各种各样的电源提供的，从能量转化的角度来认识电能，它也是各种用电器工作的能量来源，离开了用电器来谈电能是毫无意义的。电能的计量，电能表的认识是与生活联系较紧密的知识点，可以结合实际电能表来学会利用电能表来测量电路消耗的电能。由于电功的概念比较抽象，学生不易理解，利用类比的方法从能量转化的角度来认识电功。

重点：电能和电能的计量。

难点：对电功的理解及计算电路中电流做的功。

三、教学策略

电流流过用电器时电流也会做功，要消耗电能。 ( http: / / www.21cnjy.com )结合生活中各种电源来认识电能的来源，电源是把其它形式的能转化为电能；生活中各种用电器都是来消耗电能的，从能量转化的角度来认识电能。电能表的认识与读数与生活联系非常紧密，学生对此已经有初步认识，再通过展示电能表与实物投影，把电能表接入实际电路，观察电能表转盘的转动、电能表数字的跳动，了解电能表的参数与读数，使学生实际体验电能表的参数与读数。把不同功率的用电器接入电路中，观察电能表表盘的转动，介绍1度电的作用，使学生从物理走向社会，对节约用电有进一步的认识。

在力学的学习中，已经了解了力对物体做功的问 ( http: / / www.21cnjy.com )题，功和能是可以相互转化的，例如利用做功可以改变物体的内能，可以把机械能转化为内能。电流做功的过程也是能量转化的过程，它是把电能转化为其他形式能的过程，从能量的角度来认识电功。电流做功的多少与电流的大小、电压的高低和通电时间的关系，学生的认知水平的限制，在本节课中不作为探究实验研究。在本节课中是在介绍了电功的计算式W=UIt之后，引导学生尝试去结合实例来分析影响电功大小的三个因素，能举例说明，并不需要通过实验得出具体的结论，体现控制变量的思想在实验设计中的应用。同时本实验设计还使用了转化的思想，把电路消耗的电能转化为电流做功转化为其它形式的能，突出教学中物理方法的重要性，使学生不仅学习了物理知识，还掌握了物理方法。

四、教学资源准备

电能表、家庭电路演示板（含电能表、插座、开关等）、功率不同的用电器（灯、取暖器等）、秒表、实物投影、多媒体课件整合网络、电费缴费单。

五、教学过程

教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情景（5分钟） 展示各种各样的发电厂、电源的图片，它们在电路中的作用？人们如何使用电能？ 学生说出不同的电源中能量的转化，总结出：它们是把不同形式的能转化为电能。 创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲。
引入新课 （5分钟） 展示生活中各种用电器的图片，你知道它们的作用吗？播放停电的视频。 电能的单位是什么？电能是如何来计量的？ 学生说出不同的用电器工作时能量的转化，总结出不同的用电器是把电能转化为不同形式的能。 联系实际，贴近生活，培养分析与总结能力。
新课内容（25分钟） 电能的单位是kW·h，也叫“度”，物理学中能量的单位是焦耳，它们之间如何换算？ 1kW·h=__________J 学生利用组合单位的方法把kW·h换算成J。 培养学生动手能力，熟悉单位换算。
电能的计量是利用电能表，展示电能表实物，了解电能表的参数。 “220V” “10（20）A” “600revs/(kW·h)” “50～” 给出一张电费缴费单，你能读出上月家中消耗的电能，需要缴纳的电费吗？ 介绍分时电能表、IC卡式电能表等不同电能表。 学生阅读课本上电能表的各参数。 利用电能表读出一段时间内消耗的电能，计算电费。 培养观察思考、自学能力，会读电能表
电能是人类生活、生产的重要资源，你知道1度电可以做哪些事情吗？ 介绍生活中一些用电器工作中消耗电能情况，如电饭锅烧一次饭需要消耗0．5 kW·h电能等。 把不同用电器接入电路，观察电能表的转盘转动情况。 学生阅读课本中“1kW·h电的作用”，了解电能在社会生活中的重要性。说出其它生活中1kW·h电的作用。 知道不同的用电器接入电路后，电能表转盘转动速度不同。 对情感态度和价值观的培养，形成节约用电的意识。
展示工作中的用电器。 电功就是电流做功，就是把电能转化为其它形式的能。举例说明电功。 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都 有关系。举例说明。 电功的计算： W=UIt 举例说明电功与电压、电流和通电时间有关。 1．手电筒和家用白炽灯的电流差不多，相同时间内白炽灯消耗的电能比手电筒多； 2．空调和白炽灯的工作电压相同，但流过空调的电流大，相同时间内空调消耗的电能多； 3．同一用电器工作时间越长，消耗电能越多。 结合实例说出电功与电压、电流和通电时间有关，培养学生物理与生活的联系。
在黑板上演示下面例题的计算过程。 例题：有一只节能灯接在220V的家庭电路中，通过它的电流为0．09A，计算这只灯使用5h用电多少千瓦时。 解：W=UIt=220V×0．09A×5h=0．099 kW·h 所以，这只节能灯工作5h消耗的电能为0．099 kW·h。 练习：有一辆电动自行车，其蓄电池上标明电压为48V，容量为10A·h，它充满电后大约储存了多少电能？ 学生在课堂作业本上练习 解：W=UIt=48V×10A×1h=1．728×106J 所以充满电后大约储存了1．728×106J的电能 培养学生利用物理知识解决实际问题的能力
总结（5分钟） 课堂小结： 1．通过这节课你学到了什么？ 2．你能利用电能表测量某用电器在一段时间内消耗的电能吗？ 3．你会利用电功的计算公式计算电功或电能吗？ 拓展：如何利用电能表的参数测量较小的电能。 提示：可以利用电能表上的600revs/(kW·h)参数。例如电能表转盘在某段时间内转过了n转，则电路消耗了多少电能？ 学生梳理本节课知识内容。 1．认识电能表、电能的单位及计算。 2．可以利用电能表的某段时间内读数的差值来测出电路消耗的电能。 3．电功的大小可以利用W=UIt计算。 学生讨论： 根据600revs/(kW·h)的表示的意思，每消耗1kW·h的电能，电表上的转盘转过600转，则消耗的电能为：。 培养学生总结归纳的能力 利用物理方法解决实际问题，加强理论联系实际。
作业布置 完成《动手动脑学物理》 第1～4题 按要求完成 知识巩固

《电能　电功》同步测试
江苏南京29中致远校区　殷发金
一、选择题

1．电能表是用来测量（ ）

A．用电时间

B．用电器在1s内电流做功多少

C．用电器消耗电能多少

D．通过用电器电流大小

答案：C

解析：电能表是用来测量电路中一段时间内消耗电能多少的仪表，即测量电功的。用电电器1s内电流做功的多少是下一节所学的电功率。

2．下列用电器是利用电流做功获得机械能的是（ ）

A．电灯 B．电热水器 C．电饭锅 D．电风扇

答案：D

解析：电流做功的过程是把电 ( http: / / www.21cnjy.com )能转化为其它形式能的过程，不同的用电器转化成不同形式的能量。如本题中的电灯是把电能转化为内能和光能；电热水器和电饭锅是把电能转化为内能；电风扇主要是把电能转化为机械能。

3．电流通过一台电动机时产生的热量是1200J，产生的动能是3600J，则电流做功至少为（ ）

A． 1200J B．4800J C．3600J D．2400J

答案：B

解析：电流做功的过程是把电能转化为其它 ( http: / / www.21cnjy.com )形式的能，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功。本题中的电动机工作时把电能转化为内能和机械能，产生的热量和动能都是由电能转化而来的，所以电流至少做的功就是它们的总和。

4．下列关于电功的说法中正确的是（ ）

A．电流通过用电器时，只有把电能转化为机械能进才做功

B．电流通过导体时所做的功决定于导体两端的电压、通过导体的电流和导体的电阻

C．加在导体两端的电压越大，通过导体的电流越大，通电时间越长，电流做的功越多

D．电流做功的过程，实际上是把其他形式的能转化为电能的过程

答案：C

解析：这是对电功概念的辨析。电功就 ( http: / / www.21cnjy.com )是电流做功，各种用电器做功时就是把电能转化为其他形式的能，如电饭锅是把电能转化为热能，电动机把电能转化为机械能。电功的大小与导体两端的电压、电流和通电时间有关，与电阻无关。电流做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程。

5．如图1，导体A、B是由同种材料做成的，A和B长度相等，但A比B的横截面积大，当S闭合后，在相同时间内，下列叙述正确的是（ ）


图1

A．电流通过A、B所做的功是WA>WB

B．电流通过A、B所做的功是WA
C．因为它们串联，电流相等，所以电流通过A、B所做的功是WA=WB

D．因为它们两端电压大小不等，无法比较电流通过A、B所做功的大小

答案：B

解析：本题考查了影响电流做功大小的 ( http: / / www.21cnjy.com )因素及电阻大小与横截面积的关系。电流做功的大小可以利用W=UIt来判断，导体两端的电压越高、通过的电流越大、通电时间越长，电流做功越多。这两个导体材料、长度相等，但横截面积A比B大，所以导体A的电阻比B的小，串联电路中它们的电流相等，所以导体A比B的两端电压小。在相同时间内，电流通过A、B所做的功是WA
6．下列做法中不符合节约用电原则的是（ ）

A．离开房间时随手关灯

B．使用空调时不关闭门窗

C．使用电子高效节能灯

D．使用冰箱时尽量少开冰箱门

答案：B

解析：在了解了1kW·h的电能的作用时，初步 ( http: / / www.21cnjy.com )了解节约用电的重要性，注意物理与生活的紧密联系。使用空调时不关闭门窗，会使空调持续工作，浪费电能。

7．两个定值电阻R1、R2 ( http: / / www.21cnjy.com )分别接入各自的电源使用时，通过各个电阻的电流I1=I2，如图2所示，已知R1=2R2，当通电时间相等时每个电阻消耗电能W1、W2，则（ ）


图2

A．W1=2W2 B．W1=4W2 C．W1=W2 D．W1
答案：A

解析：本题是考查了电功与 ( http: / / www.21cnjy.com )电压的关系，电流做功的大小与电压、电流和通电时间有关。两个电阻通过的电流相等，根据欧姆定律可知，R1两端电压是R2两端电压的2倍，即U1=2U2。根据W=UIt，电流做功W1=2W2。

8．小明家中的电能表如图3所示，下列说法中不正确的是（ ）


图3

A．每消耗1kW·h电能，电能表的转盘转了2500转

B．电能表的额定电压为220V，允许通过的最大电流为10A

C．小明家中“220V 7A”的电烤炉和“220V 5A”的电热壶可以同时正常工作

D．电能表读数的单位是kW·h

答案：C

解析：电能表的表盘上各个部分的意义：k ( http: / / www.21cnjy.com )W·h是指电能表读数的单位是kW·h；220V是指电能表适用的工作电压为220V；10A是指电能表的额定最大电流为10A，电能表工作时的电流不应超过此值；50Hz是指交流电的频率为50Hz；2500R/(kW·h)是指电路中每消耗1kW·h的电能，电能的转盘转2500转。

9．有两个电阻，R1
A．R1、R2并联 B．R1、R2串联 C．只接入R1 D．只接入R2

答案：A

解析：电流做功的大小与导体两端的电压高低、电流的大小和通电时间长短有关，可以根据W=UIt来判断。这几种情况下电源电压均为U，只要判断它们的电流大小即可，根据欧姆定律，电流与电阻是成反比的。导体并联时总电阻最小，通过它们的电流最大，所以并联时相同时间内电流做功最多。

10．有一电炉丝，阻值为R，接在电压为U的电源上，在t时间内电流做功为W，经下列改装后，在t时间内电流做功仍为W的是( )

A．把此电炉丝接到电压为的电源上，时间为t

B．把电炉丝的电流减小为，时间为t

C．把电炉丝长度去掉一半接到电压为U的电源上，时间为2t

D．把电炉丝长度去掉一半接到电压为的电源上，时间为2t

答案：D

解析：电功的大小与电压、电流和通电时间有关，可以利用W=UIt来判断，结合欧姆定律还查把此公式变形为，本题考查是的是电路的变化对电功的影响。把电炉丝接到的电源两端，根据可知，相同时间内电流做功为原来的四分之一。B选项中根据可知，电功为原来的四分之一。C选项中电阻为原来的一半，时间为原来2倍，根据公式，电功为原来的4倍。D选项中电阻为原来一半，电压为原来一半，根据公式可知，电流做与原来相同。

11．为了估算家中的石英钟使用一节新的 ( http: / / www.21cnjy.com )5号干电池能工作多少天，石英钟上标有“1．5V 1mA”的字样。小明同学将阻值为1Ω的小电珠连接在一节新的同种电池上进行了放电实验，结果他发现累计放电96min后电池基本失效。若电池在工作过程中电压保持1．5V不变，则根据他的实验，估算出该石英钟使用这种新的5号电池连续工作的时间最接近于（ ）

A．2 400天 B．360天 C．100天 D．40天

答案：C

解析：因为石英钟工作时的电流很小， ( http: / / www.21cnjy.com )所以一节干电池可以工作很长时间，所以直接测量工作时间太长。不方便用实验的方法直接测量，所以可以利用储存的电能和放电的电流来计算放电时间。利用了等效的方法，电池蓄存的电能是不变的，可以把它转化为其它用电器，使测量时间变短便于测量。


对于石英钟，由W=UIt得

二、填空题

12．电能表是测量________________的仪表，如图4所示是电能表的表盘，其额定电压为___________V，允许通过的最大电流为____________A。某同学家电能表上月10日和本月10日的示数如图5所示，他家一个月用电____________kW·h，合___________J。若只使用一台电视机，测得该表内水平转盘在12min内转动60r，则电视机消耗的电能是__________kW·h，通过该电视机的电流为__________A。


图4 图5

答案：电能（电功） 220V 10A 104．6 kW·h 3．8×108J 0．02 kW·h 0．45A

解析：电能表是用来测量电路中消耗电能 ( http: / / www.21cnjy.com )或电功的仪表，它的读数是由两部分组成，上个月月底的读数和这个月月底的读数，这两个差值就是本月消耗的电能。

根据电能表可以知道：其额定电压为220 ( http: / / www.21cnjy.com )V，允许通过的最大电流为10A。根据电能表上的参数“3000r/(kW·h)”可知，每消耗1kWh的电能表表盘转3000转，所以


由W=UIt可得

13．小明在家玩爸爸的手机，打 ( http: / / www.21cnjy.com )开后盖有一块电池上面的标志如图6所示。由此可知该手机的工作电压是_________V，此充电电池所充满电所能储存的电能为__________J。


图6

答案：3．6 9331．2

解析：充电电池的铭牌含义：电压是指放电 ( http: / / www.21cnjy.com )时的电压；容量从单位上可以看出是电流与时间的乘积；充电限制电压是指充电时的最高电压不得超过的值。根据放电电压（U）和容量（It）可以算出电能。电池的容量是充电电池的一个重要参数，在电压一定时，它反应了其储存电能的多少，它的数值越大，储存的电能越多，手机的待机时间越长。

14．为了搞好城市建设，南京市在市区各交叉 ( http: / / www.21cnjy.com )路口相继安装了交通红、绿灯和电子警察监控系统。如图7所示某一路口的红、绿灯设施。已知三只灯泡均标有“220V　0．455A”字样，这三只灯是_____________联的，该设施正常工作一天（24h）将消耗____________kW·h的电能。


图7

答案：并 2．4

解析：物理与生活联系紧密的， ( http: / / www.21cnjy.com )路口的红、绿灯工作时红灯、绿灯和黄灯不是同时亮的，某一时刻只能是其中的一盏亮，只有在绿灯亮时行人和车辆才能通过。红、黄、绿灯中的三个灯都是独立工作的，所以可以判断它们之间是并联，并且某时刻这三个灯只可能是其中的一盏灯亮，所以此红绿灯可以认为是一只灯工作24h。

15．在夏季雨天的一次闪电中，若带电云 ( http: / / www.21cnjy.com )层与地面间电压为3×109V时发生雷击，放电电流为5×106A，放电时间为4×10-6s，则释放了____________J的电能。若这些电能全部转化为内能，这相当于质量为___________kg的煤完全燃烧释放的能量。（q煤=3×107J/kg）

答案：6×1010 2000

解析：每次闪电释放的能量是很大，通过计 ( http: / / www.21cnjy.com )算发现，一次闪电释放相当于2000t煤完全燃烧释放的能量，现在闪电的能量还无法储存，如果能储存，这将是一个很大的资源。闪电放电时的电压、电流和放电时间，就可以求出第次闪电所放出的电能。

W=UIt=3×109V×5×106A×4×10-6s=6×1010J

W=Q放=6×1010J


三、实验探究题

16．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8甲、乙、丙三个电路。


图8

（1）实验中我们通过比较_____________________灯泡的亮度来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__ ( http: / / www.21cnjy.com )_____________的关系。经过讨论，同学们认为图乙电路存在一个缺陷，其缺陷在于_________________________________。

（3）在乙图的实验中，当灯L1的电阻大于灯L ( http: / / www.21cnjy.com )2的电阻时，实验中发现电压表V1的示数始终大于V2的示数，根据此现象可以得出的初步结论是_________________________。

（4）某同学想利用丙图来研究电流做功 ( http: / / www.21cnjy.com )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电压，他设计的实验方案中存在什么问题？________________

答案：（1）灯泡的亮度

（2）电流大小 无法控制灯两端的电压，利用利用滑动变阻器保护电路

（3）在电流和通电时间相同时，导体两端电压越高，电流做功越多

（4）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

解析：电流做功的过程就是把电能转化为其 ( http: / / www.21cnjy.com )它形式能的过程，相同时间内消耗的电能越多，转化为其它形式的能越多，本题中利用灯泡把电能转化为内能和光能，相同时间内电流做的功越多，转化为内能越多，灯越亮。甲中两灯泡并联，其两端电压相等，灯泡的规格不同，则流过它们的电流不同，是研究电功与电流大小的关系。乙图中两灯泡串联，它们的电流大小相等，但电压不相等，所以研究的是电功与电压的关系，实验中灯泡两端电压越高，灯越亮，说明相同时间内电流做的功越多。电功的大小与电压、电流和通过时间有关，在实验中要利用控制变量的方法，丙图中当滑动变阻器接入电路的阻值发生改变时，灯两端的电压会发生改变，但流过灯泡的电流也发生了变化，没有利用控制变量的方法。