课件45张PPT。第2节 电功率本节利用上一节学生已了解的电能表进一步观察中间铝盘转动的快慢来引入电功率,符合学生的认知特点,激发并保持了学生的学习兴趣,通过一个演示实验进一步帮助学生建立电能表转动快慢与用电器消耗电能快慢之间的联系,从而理解电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量。
关于电功率的单位瓦特,教材是通过例举了生活中家用电器的电功率的一些小数据来认识的,然后又联系工、农业生产提出千瓦及瓦特间的关系,通过公式W=Pt,来解释电能的单位“千瓦时”的来历。
通过观察电器的铭牌和演示实验,引入额定功率和实际功率,了解电功率的灯泡亮度的关系。
教材直接给出公式P=UI,要求会计算电功率及电流,并且知道用电器的电压如果改变了,它消耗的功率就会改变,知道用电器额定功率与实际功率的区别,知道可以根据公式测量电功率。教材分析设计意图电功率是电学中重要的物理量,本节要让学生真正参与到课堂中来,突出了其学习的主体地位。让学生能够互相倾听别人对问题的不同解释,并主动与他人合作、交流,在相互表达与倾听中,即可多角度的理解概念,又可培养学生的团队精神。同时,本环节也有利于加强生生、师生之间的思想交流。教师在本环节要细心观察思考,及时发现学生暴露出的思维盲点、知识缺陷,以便于有效展开下一步的教学。学情分析学生已经学习了电流、欧姆定律、电能、电功等有关知识,对做功快慢、电流做功有了一定的了解,学生又在上一章做过用伏安法测小电灯电阻的实验,电路连接完全相同,这为学生学习本课打下了基础。
学生通过前面的物理学习,已有一定的探究能力,这为本课的探究顺利完成提供了能力基础,但本节课内容较多,电功率的概念、公式、额定功率与实际功率,学生在大容量的课堂上容易出现知识掌握不完整、似懂非懂的情况,教学中需及时总结和巩固。教学目标重点难点重点
电功率和用电器的额定功率。
难点
正确理解电功率、实际功率和额定功率的区分。第1课时 电功率教学过程一、新课引入
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?
生1:电能表有时候转得快,有时候转得就比较慢。
生2:工作的电器多的时候,电能表就转得快,工作的电器少的时候,电能表就转得慢。
师:电能表转得快慢说明用电器消耗电能也是有快慢的,今天我们学习电能的快慢——电功率。教学过程二、新课教学
1.什么是电功率
[演示]不同的灯泡接入电路中,观察电能表转动的情况(消耗电能快慢)。
(1)将15 W的电灯接入电路,合上开关,灯发光,同学们观察电能表转动情况。
(2)将15 W的灯泡取下,换上100 W的灯重复第一步实验,同学们观察并比较两次转动快慢情况。
生:电能表第二次比第一次转动得快,灯也是第二次比第一次亮,说明100 W灯比15 W的灯消耗电能快。
(3)将两只灯泡并联接入电路,合上开关,两灯均亮,再观察电能表的转动情况,并和前两次做比较。教学过程生:第三次电能表转动得比第二次还快,说明同时工作的用电器越多,电路消耗电能越快。
师:(断开电源,取下两只灯泡)同学们再观察这两只灯泡,有什么发现?
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”。
师:实验中,第一盏灯亮时电能表比第二盏灯亮时转得慢。假如电能表在第一盏灯亮时,1 min转10圈;在第二盏灯亮时,1 min能转20圈,这段时间哪一盏灯消耗的电能多?
生:第二盏灯,因为电能表都转了盘转20圈。
师:那么,这段时间哪一盏消耗的电能快?教学过程生:第二盏灯,因为相同时间,第二盏灯消耗的电能多。
师:注意,不能说“电能表转动越快,用电器消耗电能越多”,而是用电器消耗电能越快,电能表转动得越快;用电器消耗电能越慢,电能表转盘转动得越慢,而消耗电能的多少还要看工作时间。
师:好,请同学们看书,了解在物理学中用什么物理量来表示消耗电能的快慢。
生1:物理学中用“电功率”表示消耗电能的快慢,符号是“P”,单位是“瓦特”,简称“瓦”,单位符号是“W”。
生2:还有一个更大的单位是千瓦(kW),1 kW=103 W。
师:谁还记得在上节课“电功”中,功是用什么表示的?教学过程生:功通常用字母“W”表示。
师:请同学们观察教材第92页“小数据”,你能告诉大家一些什么信息呢?
生1:这些都是家用电器的电功率,但有的不用接入家庭电路使用,装电池就行。
生2:空调工作时,肯定比排风扇工作时电能表转得快。
师:能不能说空调比排风扇消耗得能量多?
生:不能,还要看工作时间的长短。
师:通过大家的努力,同学们已明白电功率是表示消耗电能快慢的物理量,接着请大家想想,如何比较两个用电器工作时消耗电能的快慢。教学过程生:如果两个用电器消耗的电能相同,那么时间短的用电器,消耗电能快;如果两个用电器工作时间相同,那么消耗的电能多的用电器,消耗电能快。
师:如果消耗的电能和工作时间都不相同呢?比如,某电器甲10 s的时间消耗电能100 J,另一电器乙1 s的时间消耗电能400 J,哪个用电器消耗电能快?
生:算算1秒的时间分别消耗多少电能就可了,也可以算算消耗相同的电能哪个需要的时间短。
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。教学过程教学过程教学过程生1:功率的单位还可以用千瓦(kW),如果时间的单位取小时(h),由公式P=接变形后得到W=Pt,这时电功W的单位就是“kW·h”。
生2:1 kW·h就是功率为1 kW的用电器使用1 h所消耗的电能。
师:那么1 kW·h等于多少焦耳呢?
生:1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J教学过程教学过程三、课内小结
1.电功率的概念.
2.“千瓦时”的来历
3.应用电功率公式及推导式进行计算.
四、作业设计
见练闯考第77页课内精练 教学过程例2 如果电工师傅按50度的电收取丙同学家的电费,该同学家一个月前电表的示数应该是多少?说说你的想法。
生:原来的表盘示数加上这一月的用电量就是现在的示数。
师:现在请同学们继续关注电能表,了解几个重要参数。
生:家庭电路的电压是220 V,电能表一般用在家庭中。“220 V”是指这种电能表的额定电压是220 V,应该在220 V的电压下使用。另外几个参数,学生可能不容易明白,教师应引导学生看书教材第43页,帮助了解这方面知识。
●“50 Hz”指电能表应在50 Hz的交流电路中使用。
教学过程●“10(20)A”指这个电能表的额定电流为10安培。正常情况下电路中的电流应不大于10安培,短时间应用电流允许大一些,但不能超过20安培,否则会损坏电能表。这个参数叫电能表的额定电流,不同的电能表可能不同。
“600 revs/(kW·h)”指电能表转盘转过600转,接在电路里的用电器消耗的电能是1 kW·h,或者说用电器消耗?1 kW·h?的电能,电能表转盘转600转。教学过程“600 revs/(kW·h)”指电能表转盘转过600转,接在电路里的用电器消耗的电能是1 kW·h,或者说用电器消耗1 kW·h的电能,电能表转盘转600转。
(出示不同参数的电能表让学生观察或投影不同参数的电能表表盘图)
师:同学们通过比较,你能发现什么?
生:其他的基本一样,只有额定电流有的是5(10)A;转数有的是1200 revs/(kW·h),有的是1500 revs/(kW·h),说明消耗1 kW·h的电能,转盘转过的转数不同。教学过程例3 例1中,如果甲、乙、丙三位同学的电能表上分别标出600 revs/(kW·h)、1200 revs/(kW·h)、1500 revs/(kW·h),则这三位同学家:
(1)用电器均消耗1度电的时候,电能表转过的圈数分别是多少?
(2)电能表均转一圈,消耗的电能分别是多少焦耳?
(3)一个月电表分别转多少圈?教学过程教学过程师:通过大家的努力,同学们对现在普遍使用的电能表已经有了一定的了解。现在请同学们打开教材第43页了解另外一种电能表,哪位同学能给大家介绍一下这种新式的电能表?
生:IC卡中的金额用完后,电能表便能切断电源,能完全杜绝少数人光用电不愿意交电费的现象。教学过程4.电功
师:在本节课的开始,同学们看到电灯发光,感觉了灯泡发热,电能转变成了光能和热能,电风扇、玩具车通电后运动,电能转变成了动能,电能的使用,都是把电能转化其他形式的能使用的。物理上,“电能转化成其他形式能的过程是电流做功的过程”。有多少能发生了转化就说电流做了多少功。或者说,用电器消耗了多少电能,电流就做了多少功。电功的符号是W,单位是焦耳(J),也可以是kW·h。
例4 一只电能表上标有“2000 revs/(kW·h)”,如果此电能表的转盘转了1000转,则电流做了 J的功。
[答案] 1.8×106教学过程三、课堂小结
师生共同小结:
电能:来源、应用、单位、测量(电能表)及电功。
四、作业设计
见练闯考第75页课内精练第2课时 额定电压 额定功率教学过程一、新课导入
你观察到灯泡的标识吗?它表示什么意思?灯泡亮暗与上面的标识有关吗?
二、新课教学
1.额定电压 额定功率
演示:将“220 V 45 W”的灯泡分别接入220 V、36 V电路,观察亮度。
师:同学们观察到灯泡的发光有什么不同?
生:接220 V电压时,灯泡亮一些。
师:灯泡的光能从哪里来得?灯泡亮一些,说明什么?
生:灯泡的光能是消耗电能转化来的,灯泡亮,说明消耗电能快,电功率大。教学过程师:实验说明,用电器消耗电功率是随着电压改变的,我们说电功率时,必须指明电压。请大家观察教材第93页的铭牌,阅读说明书,搞清楚分别是什么含义。其中“PZ”表示普通照明。生1:220 V表示额定电压,灯泡两端电压为220 V时,灯泡才能正常发光。
生2:25 W表示额定功率。灯泡两端电压为220 V时,正常发光,此时电功率为25 W。教学过程师:用电器在额定电压下的功率叫额定功率,用电器消耗电功率是随着实际电压改变,实际电压越大,实际电功率越大,消耗电能越快,灯泡越亮;实际电压越小,实际电功率越小,消耗电能越慢,灯泡越暗。但是不能为了增加亮度而无限制增加电压,这样会导致电流过大,温度过高,减少灯泡的寿命;同样道理,电压过低,灯泡就不能正常工作。
师:请考虑一下,灯泡的额定功率会不会发生变化呢?
生:不会,因为额定功率是在额定电压下的功率,额定电压不会变的,所以额定功率也不会发生变化,但是实际功率会随实际电压变化。教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程例4 R1与R2并联在电路中,消耗的功率之比为4∶3,如果把R1、R2串联起来,仍接在同一电路中,则R1、R2消耗的功率之比是( )
A.4∶3 B.3∶4
C.9∶16 D.16∶9教学过程教学过程例6 标有“220 V 40 W”和“220 V 100 W”的甲、乙两盏灯泡,其灯丝用相同长度的钨丝制成,则钨丝较粗的是 ,把它们并联在电路中较亮的是 。
[解析] 本题用于考查的知识点是决定导体电阻大小的因素;并联电路中实际功率与电阻的关系。
知道相同长度、相同材料的灯丝,灯丝细的电阻大,灯丝粗的电阻小;知道电灯铭牌的作用,在并联电路中,电阻大的实际电功率小。据题中给出的铭牌可求出两灯灯丝的电阻值R。由于两灯额定电压相同,甲灯额定电功率P额小,电阻大,灯丝细,乙灯的电阻丝粗。当它们并联在电路中,实际电压相同,乙灯电阻小,实际功率大,乙灯亮。本题的易错答案是错误地认为电阻大的电灯较亮。
[答案] 乙 乙教学过程例7 “6 V 3 W”的灯L1和“6 V 1 W”的灯L2串联后接在8 V的电源上,求L1的实际功率。(设灯丝电阻保持不变)
[解析] 本题用于考查的知识点是串联电路中的电功率的计算,通过额定功率求电灯的电阻,由串联电路的分压原理求出各电灯两端的电压。
[答案] 灯L1的电阻R1=U额12/P额1=(6 V)2/3 W=12Ω
灯L2的电阻R2=U额22/P额2=(6 V)2/1 W=36 Ω
两灯电阻之比R1∶R2=1∶3
串联时两灯电压之比,则灯L1的电压U1=U/4=2 V,灯L2的电压U2=3U/4=6 V
灯L1的实际功率P1=U2/R1=(2 V)2/12 Ω≈0.33 W教学过程例8 一个电能表的表面上每千瓦时转数的数据已模糊不清,但电表转盘在工作时能正常转动。现要利用此表测定一台家用电风扇的功率。给出的器材有:标有“220V 100 W”的白炽灯一只,秒表一只,试简述测量的主要步骤和所测的数据,并写出计算电风扇功率的表述式。
[解析] 本题用于考查的知识点是利用电能表测量电功率,知道不同的用电器单独接在电能表上,只要转盘转过的圈数相同,电流做功相等。
实验步骤如下:
①将电能表接入照明电路中,且在此表后只接入“220 V 100 W”的白炽灯一盏,用秒表测出通电t秒时电能表转盘的转数n。
②在此表后只接入被测的电扇,记下电能表转盘转过n圈所用的时间t′。
③由于二次转盘的转数相同,因此电流做功相同,即W=W′,Pt=P′t′,所以电风扇的功率为P′=Pt/t′。教学过程三、课堂小结
同学们结合上节内容,完成下表:教学过程 四、作业设计
见练闯考第79页课内精练教学板书教学反思这节课内容较多、概念较多,是以后学习的关键章节,起着非常重要的作用。对电功率的理解,可以通过与速度的类比加强功率的理解,但不能耽误太长时间,让学生提及速度的概念、公式即可类比引出电功率的概念及公式。对公式、原理的理解多通过训练解决。设置课堂的习题不要太难,重在对公式的应用,并让学生熟悉公式的单位换算即可,更多的习题可以放在后面进行,对数值的设计也应以巧数为主,不涉及过难、过深的纯数学式的计算,以节约课堂时间。注意让学生多动手,在学生动手计算时发现一些共性的问题,统一解决,以提高课堂效率。 第2节 电功率
本节利用上一节学生已了解的电能表进一步观察中间铝盘转动的快慢来引入电功率,符合学生的认知特点,激发并保持了学生的学习兴趣,通过一个演示实验进一步帮助学生建立电能表转动快慢与用电器消耗电能快慢之间的联系,从而理解电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量。
关于电功率的单位瓦特,教材是通过例举了生活中家用电器的电功率的一些小数据来认识的,然后又联系工、农业生产提出千瓦及瓦特间的关系,通过公式W=Pt,来解释电能的单位“千瓦时”的来历。
通过观察电器的铭牌和演示实验,引入额定功率和实际功率,了解电功率的灯泡亮度的关系。
教材直接给出公式P=UI,要求会计算电功率及电流,并且知道用电器的电压如果改变了,它消耗的功率就会改变,知道用电器额定功率与实际功率的区别,知道可以根据公式测量电功率。
电功率是电学中重要的物理量,本节要让学生真正参与到课堂中来,突出了其学习的主体地位。让学生能够互相倾听别人对问题的不同解释,并主动与他人合作、交流,在相互表达与倾听中,即可多角度的理解概念,又可培养学生的团队精神。同时,本环节也有利于加强生生、师生之间的思想交流。教师在本环节要细心观察思考,及时发现学生暴露出的思维盲点、知识缺陷,以便于有效展开下一步的教学。
学生已经学习了电流、欧姆定律、电能、电功等有关知识,对做功快慢、电流做功有了一定的了解,学生又在上一章做过用伏安法测小电灯电阻的实验,电路连接完全相同,这为学生学习本课打下了基础。
学生通过前面的物理学习,已有一定的探究能力,这为本课的探究顺利完成提供了能力基础,但本节课内容较多,电功率的概念、公式、额定功率与实际功率,学生在大容量的课堂上容易出现知识掌握不完整、似懂非懂的情况,教学中需及时总结和巩固。
知识与技能
1.理解电功率的概念,知道电功率表示消耗电能的快慢。
2.知道电功率的单位是W或kW。
3.理解用电器的额定功率,知道额定功率是在额定电压下工作时的功率。
4.会应用功率的定义公式P=及公式P=IU进行简单的计算。
过程与方法
通过体验电能表表盘转动快慢跟用电器电功率的关系,培养学生的观察能力和分析、概括能力。
情感、态度与价值观
1.通过联系生活实际培养学生实事求是的科学态度。
2.通过教学活动,渗透理论联系实际的思想。
重点
电功率和用电器的额定功率。
难点
正确理解电功率、实际功率和额定功率的区分。
演示法、观察法、讨论法。第1课时 电功率
一、新课引入
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?
生1:电能表有时候转得快,有时候转得就比较慢。
生2:工作的电器多的时候,电能表就转得快,工作的电器少的时候,电能表就转得慢。
师:电能表转得快慢说明用电器消耗电能也是有快慢的,今天我们学习电能的快慢——电功率。
二、新课教学
1.什么是电功率
[演示]不同的灯泡接入电路中,观察电能表转动的情况(消耗电能快慢)。
(1)将15 W的电灯接入电路,合上开关,灯发光,同学们观察电能表转动情况。
(2)将15 W的灯泡取下,换上100 W的灯重复第一步实验,同学们观察并比较两次转动快慢情况。
生:电能表第二次比第一次转动得快,灯也是第二次比第一次亮,说明100 W灯比15 W的灯消耗电能快。
(3)将两只灯泡并联接入电路,合上开关,两灯均亮,再观察电能表的转动情况,并和前两次做比较。
生:第三次电能表转动得比第二次还快,说明同时工作的用电器越多,电路消耗电能越快。
师:(断开电源,取下两只灯泡)同学们再观察这两只灯泡,有什么发现?
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”。
师:实验中,第一盏灯亮时电能表比第二盏灯亮时转得慢。假如电能表在第一盏灯亮时,1 min转10圈;在第二盏灯亮时,1 min能转20圈,这段时间哪一盏灯消耗的电能多?
生:第二盏灯,因为电能表都转了盘转20圈。
师:那么,这段时间哪一盏消耗的电能快?
生:第二盏灯,因为相同时间,第二盏灯消耗的电能多。
师:注意,不能说“电能表转动越快,用电器消耗电能越多”,而是用电器消耗电能越快,电能表转动得越快;用电器消耗电能越慢,电能表转盘转动得越慢,而消耗电能的多少还要看工作时间。
师:好,请同学们看书,了解在物理学中用什么物理量来表示消耗电能的快慢。
生1:物理学中用“电功率”表示消耗电能的快慢,符号是“P”,单位是“瓦特”,简称“瓦”,单位符号是“W”。
生2:还有一个更大的单位是千瓦(kW),1 kW=103 W。
师:谁还记得在上节课“电功”中,功是用什么表示的?
生:功通常用字母“W”表示。
师:请同学们观察教材第92页“小数据”,你能告诉大家一些什么信息呢?
生1:这些都是家用电器的电功率,但有的不用接入家庭电路使用,装电池就行。
生2:空调工作时,肯定比排风扇工作时电能表转得快。
师:能不能说空调比排风扇消耗得能量多?
生:不能,还要看工作时间的长短。
师:通过大家的努力,同学们已明白电功率是表示消耗电能快慢的物理量,接着请大家想想,如何比较两个用电器工作时消耗电能的快慢。
生:如果两个用电器消耗的电能相同,那么时间短的用电器,消耗电能快;如果两个用电器工作时间相同,那么消耗的电能多的用电器,消耗电能快。
师:如果消耗的电能和工作时间都不相同呢?比如,某电器甲10 s的时间消耗电能100 J,另一电器乙1 s的时间消耗电能400 J,哪个用电器消耗电能快?
生:算算1秒的时间分别消耗多少电能就可了,也可以算算消耗相同的电能哪个需要的时间短。
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。
同学们,请把你刚才计算时的数字用表示它意义的符号代替。(学生板演)
P=
这就是功率的定义式,一定要注意各符号的意义及单位。
W——消耗的电能(电流做的功)——焦耳(J)
t——消耗这些电能所用时间——秒(s)
P——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1 s内消耗的电能是1 J时,其电功率才是1 W。(1 W=1 J/s)
[投影]
例1 某用电器20 min消耗的电能是1 kW·h。此用电器的功率是多少?
解:t=20 min=1200 s
W=1 kW·h=3.6×106J
所以P===3×103 W=3 kW
2.“千瓦时”的来历
师:请同学们看教材第93页,了解“kW·h”的来历,说说自己的理解。
生1:功率的单位还可以用千瓦(kW),如果时间的单位取小时(h),由公式P=接变形后得到W=Pt,这时电功W的单位就是“kW·h”。
生2:1 kW·h就是功率为1 kW的用电器使用1 h所消耗的电能。
师:那么1 kW·h等于多少焦耳呢?
生:1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
[投影]
例2 某电视机的电功率是250 W,每天使用3 h,一个月用电多少kW·h?(按30天计算)如果时间单位用秒,1个月消耗电能多少焦耳?
(鼓励同学们灵活应用不同的方法板演)
解:P=250 W=0.25 kW
t=3 h×30=90 h=3.24×105 s
由P=得W=Pt
所以一个月内消耗电能是W=Pt=0.25 kW×90 h=22.5 kW·h=8.1×107 J
或W=Pt=250 W×3.24×105 s=8.1×107 J=22.5 kW·h
[强调] kW和kW·h是两个不同的物理量的单位,一定要注意区分。
三、课内小结
1.电功率的概念.
2.“千瓦时”的来历
3.应用电功率公式及推导式进行计算.
四、作业设计
第2课时 额定电压 额定功率
一、新课导入
你观察到灯泡的标识吗?它表示什么意思?灯泡亮暗与上面的标识有关吗?
二、新课教学
1.额定电压 额定功率
演示:将“220 V 45 W”的灯泡分别接入220 V、36 V电路,观察亮度。
师:同学们观察到灯泡的发光有什么不同?
生:接220 V电压时,灯泡亮一些。
师:灯泡的光能从哪里来得?灯泡亮一些,说明什么?
生:灯泡的光能是消耗电能转化来的,灯泡亮,说明消耗电能快,电功率大。
师:实验说明,用电器消耗电功率是随着电压改变的,我们说电功率时,必须指明电压。请大家观察教材第93页的铭牌,阅读说明书,搞清楚分别是什么含义。其中“PZ”表示普通照明。
生1:220 V表示额定电压,灯泡两端电压为220 V时,灯泡才能正常发光。
生2:25 W表示额定功率。灯泡两端电压为220 V时,正常发光,此时电功率为25 W。
师:用电器在额定电压下的功率叫额定功率,用电器消耗电功率是随着实际电压改变,实际电压越大,实际电功率越大,消耗电能越快,灯泡越亮;实际电压越小,实际电功率越小,消耗电能越慢,灯泡越暗。但是不能为了增加亮度而无限制增加电压,这样会导致电流过大,温度过高,减少灯泡的寿命;同样道理,电压过低,灯泡就不能正常工作。
师:请考虑一下,灯泡的额定功率会不会发生变化呢?
生:不会,因为额定功率是在额定电压下的功率,额定电压不会变的,所以额定功率也不会发生变化,但是实际功率会随实际电压变化。
[想想议议]
1.[解析] n==6.11
师:n取6还是7呢?
生:如果取6,每个灯的电压就会超过36 V,所以应该串联7个灯。
2.师:请同学们分析这位记者错在何处,你能不能给他一个建议?
生1:“kW·h”是电能的单位,“W”和“kW”是电功率的单位,这位记者把电功率和电能混淆了。
生2:他可以说:节约的电能可以使10000个这样的电吹风同时工作1 h。
师:类似这位记者的例子,同学们肯定不是第一次碰到。希望大家在今后再有这种情况时,要认真分析、思考,不迷信、不盲目崇拜,要应用自己掌握的知识,实事求是地处理问题。
2.怎样测量电功率
师:同学们已经掌握了电能、电功率的知识,了解了它们之间的区别和联系,在上节课中也已经知道用电能表可以来测量用电器消耗电能的多少。电功率能不能测,该如何测呢?
(引导同学们从电功率的定义P=考虑)
生:可以测量。因为P=,只要能测出电视机消耗的电能和消耗电能所用时间,就能算出它的电功率。
师:具体怎么操作呢?
生:先记下电能表的示数,然后让电视机工作,工作一段时间后,再记录电能表的示数,记住工作了多长时间,利用P=算就可以了。
师:这样操作到底可不可行,希望同学们回去自己试验,并能找出说明书,对照测量是否准确。
现在我们学习另一种测量电功率的办法。同学们看教材第95页“电功率的测量”。
师:这种测量方法的测量依据或者说测量原理是什么呢?
生:测量原理就是公式P=IU,根据公式只要用电压表测出用电器两端电压,用电流表测出流过用电器的电流,就能算出电功率。
师:同学们一定要注意符号的意义和单位,公式中电流、电压、功率的单位都只能用安培、伏特和瓦特。两个公式P=、P=IU,都可以计算电功率,但P=UI只适用“电功率”而P=是功率的一般定义式,其他的功率也是适用的。
师:请同学们比较计算电阻的公式R=和计算电功率的公式P=IU,式中的电流和电压相同吗?如果将式中的电流替换电压或用电压替换电流,看有什么结果。
学生板演:P=IU=I2R=(R===)
师:同学们看变形出来的公式,有什么发现吗?
生:用电器的P、U、I、R之间相互联系,知道其中3个就可以求另一个物理量。
师:很好,哪位同学还记得什么叫额定电压和额定功率?
生:用电器能正常工作时需要的电压叫做额定电压,用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率。
师:从公式P=IU看,如果用电器两端的电压改变了,它的功率会变吗?
(同学们讨论)
师:下节课我们将要讨论这样的问题,请同学们预习。
例1 某家庭节能灯的额定功率为11 W,使用时通过的电流是多少毫安?
解:家庭电路电压U=220 V;P=11 W
由P=IU得I===0.05 A=50 mA
例2 有“PZ220—100”、“PZ110—100”、“P236—100”的三个灯,并联接在100 V的电路中,试比较它们持续发光的亮度( )
A.“PZ220—100”最亮 B.“PZ110—100”最亮
C.“PZ36—100”最亮 D.三个灯一样亮
[答案] B
例3 一只标有“36 V 40 W”的电灯,接入电路中,通过的电流是1 A,则该灯的实际功率是( )
A.40 W B.大于40 W
C.小于40 W D.36 W
[解析] 由电灯上标有“36 V 40 W”字样我们可以求出电灯的电阻R===32.4 Ω,当通过灯泡的电流为1 A时,灯泡的实际功率是R实=I2R=(1 A)2×32.4 Ω=32.4 W,32.4 W<40 W。
[答案] C
例4 R1与R2并联在电路中,消耗的功率之比为4∶3,如果把R1、R2串联起来,仍接在同一电路中,则R1、R2消耗的功率之比是( )
A.4∶3 B.3∶4
C.9∶16 D.16∶9
[解析]在并联电路里,比较电功率我们可以用公式P=U2/R。R1和R2并联时,消耗的功率之比为4∶3,则说明P1∶P2=∶==4∶3。在串联电路里,比较电功率时我们常用公式P=I2R。R1和R2串联时消耗的功率之比为P′1∶P′2=I2R1∶I2R2=R1∶R2=3∶4
[答案] B
例5 在220V电路中,串联着“220 V 40 W”和“220 V 60 W”的两只灯泡,这两只灯泡的实际功率之比为( )
A.1∶2 B.2∶1
C.2∶3 D.3∶2
[解析]灯“220 V 40 W”的电阻为:
R1===1210 Ω,R2==≈807 Ω。
串联时===。
[答案] D
例6 标有“220 V 40 W”和“220 V 100 W”的甲、乙两盏灯泡,其灯丝用相同长度的钨丝制成,则钨丝较粗的是 ,把它们并联在电路中较亮的是 。
[解析] 本题用于考查的知识点是决定导体电阻大小的因素;并联电路中实际功率与电阻的关系。
知道相同长度、相同材料的灯丝,灯丝细的电阻大,灯丝粗的电阻小;知道电灯铭牌的作用,在并联电路中,电阻大的实际电功率小。据题中给出的铭牌可求出两灯灯丝的电阻值R。由于两灯额定电压相同,甲灯额定电功率P额小,电阻大,灯丝细,乙灯的电阻丝粗。当它们并联在电路中,实际电压相同,乙灯电阻小,实际功率大,乙灯亮。本题的易错答案是错误地认为电阻大的电灯较亮。
[答案] 乙 乙
例7 “6 V 3 W”的灯L1和“6 V 1 W”的灯L2串联后接在8 V的电源上,求L1的实际功率。(设灯丝电阻保持不变)
[解析] 本题用于考查的知识点是串联电路中的电功率的计算,通过额定功率求电灯的电阻,由串联电路的分压原理求出各电灯两端的电压。
[答案] 灯L1的电阻R1=U额12/P额1=(6 V)2/3 W=12Ω
灯L2的电阻R2=U额22/P额2=(6 V)2/1 W=36 Ω
两灯电阻之比R1∶R2=1∶3
串联时两灯电压之比,则灯L1的电压U1=U/4=2 V,灯L2的电压U2=3U/4=6 V
灯L1的实际功率P1=U2/R1=(2 V)2/12 Ω≈0.33 W
例8 一个电能表的表面上每千瓦时转数的数据已模糊不清,但电表转盘在工作时能正常转动。现要利用此表测定一台家用电风扇的功率。给出的器材有:标有“220V 100 W”的白炽灯一只,秒表一只,试简述测量的主要步骤和所测的数据,并写出计算电风扇功率的表述式。
[解析] 本题用于考查的知识点是利用电能表测量电功率,知道不同的用电器单独接在电能表上,只要转盘转过的圈数相同,电流做功相等。
实验步骤如下:
①将电能表接入照明电路中,且在此表后只接入“220 V 100 W”的白炽灯一盏,用秒表测出通电t秒时电能表转盘的转数n。
②在此表后只接入被测的电扇,记下电能表转盘转过n圈所用的时间t′。
③由于二次转盘的转数相同,因此电流做功相同,即W=W′,Pt=P′t′,所以电风扇的功率为P′=Pt/t′。
三、课堂小结
同学们结合上节内容,完成下表:
物理
量及
符号
意义
表达式
单位(符号)及换算
测量
电功
W
电流做功的多少或用电器消耗能量的多少
W=Pt
焦耳(J)千瓦时(kW·h)1 kW·h=3.6×106 J
电能表
电功
率P
电流的做功的快慢或用电器消耗能量的快慢
P=
P=IU
瓦特(W)千瓦(kW)1 kW=103 W
电能表
或电流、
电压表
四、作业设计
第2节 电功率
这节课内容较多、概念较多,是以后学习的关键章节,起着非常重要的作用。对电功率的理解,可以通过与速度的类比加强功率的理解,但不能耽误太长时间,让学生提及速度的概念、公式即可类比引出电功率的概念及公式。对公式、原理的理解多通过训练解决。设置课堂的习题不要太难,重在对公式的应用,并让学生熟悉公式的单位换算即可,更多的习题可以放在后面进行,对数值的设计也应以巧数为主,不涉及过难、过深的纯数学式的计算,以节约课堂时间。注意让学生多动手,在学生动手计算时发现一些共性的问题,统一解决,以提高课堂效率。