第十六章　第二节　电流做功的快慢教案 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

第二节　电流做功的快慢
【2022年版课标要求】
1.结合实例,了解电功率。
2.知道用电器的额定功率和实际功率。
【重点难点】
重点:电功率的定义、公式、单位,额定电压和额定功率及其之间的关系,实际功率的计算。
难点:用电器的额定电压和额定功率、实际电压和实际功率及额定电压和实际电压之间的关系。利用电功率知识能解决生产、生活中的一些相关问题。
【教学准备】
教师准备:多媒体课件、节能灯泡、带铭牌的电炉、低压电源,演示电流表、电压表,标有“3.8 V”的小灯泡,开关、滑动变阻器各一个,导线若干,“220 V　40 W”白炽灯泡一只,演示电路板一块。
学生准备:(每实验小组各一套)学生电源一台、不同阻值的电阻丝若干根、学生电压表一只、学生电流表一只、开关一个、温度计一支、煤油、带开孔橡皮塞的瓶子一个、天平一台、线夹和导线若干、停表一只。
【教学设计】
复习提问
1.电功大小与什么有关 电功的公式和单位是什么
2.电流通过洗衣机半小时做功18 000焦;电流通过电车2秒钟做功1 200焦。问:电流通过洗衣机和电车时哪个做功多 哪个做功快呢
通过计算告诉学生:在日常生活中,不仅要了解电流做功的多少,还需要知道电流做功的快慢,仅从它做功的多少来考虑是不行的,必须比较它们在相同的时间里哪个做的功多,这就跟比较运动快慢一样。由此引入课题。
【新课教学】
通过类比的方法引入电功率的概念:
(1)怎样比较物体运动的快慢 (物体在单位时间内通过的路程→速度)
(2)怎样比较力对物体做功的快慢 (物体在单位时间内完成的功→功率)
(3)怎样比较电流做功的快慢 (电流在单位时间内所做的功→电功率)
一、电功率
(1)定义:电流在单位时间内所做的功叫电功率。
(2)物理意义:电功率是表示电流做功快慢的物理量。
(3)公式:P=(定义式)。
(其中:P—电功率,单位:瓦;W—电功,单位:焦;t—时间,单位:秒)
(4)单位:瓦特,简称瓦,符号是“W”。
常用单位:千瓦,符号是“kW”。换算关系:1 kW=1 000 W
(5)实验探究:电流做功的快慢与哪些因素有关
猜想与假设:
[教师]根据上一节探究结果,请你猜想一下,电功率与哪些因素有关
[学生]由电功的计算公式,有部分学生很快就会想到P===UI,与电路两端的电压和电路中的电流有关。
[制定计划与设计实验]
教师引导学生模仿上一节“探究电流做功与哪些因素有关的实验”设计“探究电功率与哪些因素有关的实验”。分小组设计要测量哪些量 怎样测量
分析:由P=UI可知需要测量P、U、I三个物理量。U、I直接用电压表和电流表测量,而P要间接测量。而P=中的t可以用停表直接测量,由于煤油增加的内能是从电转化来的,所以电流所做的功W只能通过间接测量煤油吸收的热量得到。即W=Q=cm(t2-t1)。从而设计出实验电路和记录表格。
[进行实验与收集证据]
教师与学生共同分析注意事项:首先要用天平测出瓶中煤油的质量,在闭合开关之前要读出插入煤油中的温度计示数t1,在闭合开关的同时按下停表开始计时,并读出电流表和电压表的示数。2分钟左右按表停止计时,此刻观察温度计,待温度计内的液柱不再上升时,记下温度计的示数t2。然后多次改变电阻丝的阻值,重复以上实验过程,并收集数据。这一系列的工作均需要和同伴合作完成。
[分析与论证]
煤油吸收的热量由Q=cm(t2-t1)计算出来,再用P==计算出电功率,比较各次实验得到的数值,看P和U、I有什么关系 建议学生用加减乘除的方法去分析研究实验数据,首先用加减法,但U、I是两个不同的物理量,不能相加减;再用除法,由于是电阻,是电阻的倒数,故相除不是电功率。最后用乘法计算出UI的值,并与P进行比较得出P=UI。
[实验结论]电功率跟电压成正比,跟电流成正比
[实验评估]
学生交流实验得到结论后,对实验过程进行反思,谈谈存在的问题和需要改进的地方。学生由实验数据不一定会得到P=UI的结论,教师要引导学生分析误差产生的原因:玻璃瓶和空气要吸收一部分热量;实验仪器并非精确;电流表、电压表、温度计、天平读取的数据误差不可避免地存在。
(6)电功率的计算公式:P=UI
让学生推导电功单位kW·h和J的关系:
由P=得W=Pt=1 000 W×3 600 s=3.6×106 J
由P==UI可知单位关系:1瓦特=1焦/秒=1伏特·安培
二、额定功率和实际功率
额定电压:用电器正常工作时的电压。(常用U额表示)
额定电流:用电器正常工作时的电流。(常用I额表示)
额定功率:用电器正常工作时的功率。(用P额表示)
实际电压:用电器实际工作时的电压。(用U实表示)
实际功率:用电器与实际电压所对应的功率。(用P实表示)
P额与P实的关系:
演示:小灯泡在不同电压下的亮暗程度
当U实=U额时,P实=P额,用电器正常工作;
当U实当U实>U额时,P实>P额,用电器容易被烧坏。
注意:每个用电器的P额只有一个,而P实有无数个,我们平常说这是一个40瓦的灯泡,指的是这个灯泡的额定功率是40瓦。灯的亮度由它实际消耗的电功率决定,灯泡越亮,表明其消耗的实际电功率越大。
常用电器的铭牌标志:
教师出示“220 V　40 W”的灯泡和铭牌,让学生观察,然后挂出有铭牌的小黑板,介绍灯泡上的标志和铭牌的意义;最后让学生说出一些电器设备的铭牌标志的意义。如电灯泡标有“PZ220-25”;电烙铁标有“360 V　1 000 W”;电能表标有
“10 A　3 000 r/kW·h”各表示什么意思。
例题讲解:
例:将“PZ220-60”的灯泡分别接入220 V和200 V的电路中,求灯泡工作时的电阻以及对应电压下的实际功率。
由学生读题,理解题意,弄清已知条件有哪些,待求物理量有哪些。
教师引导学生分析怎样求灯泡的电阻:
方法一:由P额=U额I额,得I额=求出I额,再由欧姆定律推导式R=求出电阻。
方法二:把欧姆定律代入功率公式,由P额=U额I额=
得R=求出电阻。
教师引导学生分析怎样求灯泡的实际电功率:
当灯泡接在220 V电路中时,P实1=P额=60 W;
当灯泡接在200 V电路中时,假设灯丝电阻不变。
方法一:先根据I实2=,求出I实2,再根据P实2=U实2,求出。
方法二:把欧姆定律代入功率公式得:P实2=U实2I实2=
反思:用电器的实际功率由什么条件决定 为什么要指明灯泡工作时的电阻 解题时为什么要假设灯丝的电阻不变
巩固练习
1.将一盏电灯接在电压是220伏的电路中,通过灯泡的电流是68毫安,这个灯泡的功率是多少瓦 一个月通电100小时,电流所做的功是多少焦 合多少千瓦时
2.李明家有一电水壶,铭牌如表所示,壶中装有3 L 20 ℃的水,
额定电压 220 V
额定电功率 840 W
频率 50 Hz
容量 4 L
壶重 2 kg
　　求:(1)壶中所装水的质量是多少
(2)在额定电压下烧开这些水需要多少分钟 (设壶内气压为标准大气压)
　　(3)若在用电高峰,电热水壶的实际电压为额定电压的90%,则此时该水壶的实际电功率是多少
【课堂小结】
1.电功率的定义、公式、单位。
2.额定功率和实际功率的区别和联系。
布置作业
课本P123~124作业
【板书设计】
第二节　电流做功的快慢
1.电功率:(1)定义:电流在单位时间内所做的功叫电功率。
(2)物理意义:电功率是表示电流做功快慢的物理量。
(3)公式:P=(定义式)　　　P=UI(计算式)。
(4)单位:W　kW　　换算关系:1 kW=1 000 W。
(电功另一个单位:千瓦时,换算关系:1千瓦时=3.6×106焦)
2.额定功率与实际功率:
额定电压,额定电流,额定功率
实际电压,实际电流,实际功率
P额与P实的关系:
当U实=U额时,P实=P额　　用电器正常工作
当U实当U实>U额时,P实>P额　　用电器容易被烧坏