【人教九全物理情境教学精品课件内嵌视频】18.1电能 电功（主题情境：探索电器的工作原理）51页ppt

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第十八章 电功率
第一节 电能 电工
主题情境·探索电器的工作原理
我们使用的电是从哪里来的？你知道家里的用电器一个月消耗多少电吗？
思考
电的用途很广泛，人们越来越离不开电.
第3节 测量小灯泡的电功率
电功率
第1节 电能 电功
第2节 电功率
第4节 焦耳定律
目 录
情境串新知
2
课堂小结
3
学习目标
1
随堂练习
4
主题情境
探索电器的工作原理
用电器工作时使用该能量的原理
情境线
活动线
讨论分析各电器的能量来源及能量转化
测算家庭电路中用电器工作1小时消耗的电能
知识线
运用类比解释电能转化的本质
电功
电能的计量
各电器工作的能量来源
电能
如何来计量该能量？
1. 了解电能和我们生活的关系，知道电能的单位.
2. 会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费，有节约用电的意识.
3. 从能的转化角度认识电能，能结合生活实例分析电能转化是通过电流
做功实现的.
4. 通过实例理解电流做功的多少电流大小、电压高低和通电时间有关，
能利用电功公式进行相关计算.
学习目标
夏天傍晚，小明房间开着电风扇和电灯在做作业，妈妈在厨房使用电饭锅做饭，爸爸在客厅看电视……
情境串新知
这些电器工作时消耗的电能是从哪里来的？能量是如何转化的？
思考
电能
水能
化学能
风能
核能
太阳能
化学能
一、电能
1. 电能的来源
活动1
讨论分析各电器的能量来源及能量转化
水力发电
火力发电
风力发电
核能发电
太阳能发电
电池
各种各样的发电厂和电池，把不同形式的能转化为电能，供人们使用.
发电机
干电池
蓄电池
手机电池等......
化
学
能
太阳能电池
太阳能
水能
化学能
风能
核能
电 能
火力发电：燃料的化学能→蒸汽内能→发电机转子的机械能→电能
电能是如何被利用的呢？
2. 电能的利用
光能和内能
转化为
机械能
转化为
化学能
转化为
内能
转化为
用电器将电能转化成其他形式能.
国际单位：_____，简称____，符号是____.
生活中的电能单位：_____，________，符号_______.
换算关系：1度=___kW·h=_________J.
自主阅读课本P87-P88“电能”，完成下列填空:
3. 电能的单位
焦耳
焦
J
度
千瓦时
kW·h
1
3.6×106
你知道1度电能帮我们完成多少工作吗？
点击播放视频
节能，是一种习惯，更是一种生活态度！
房间无人，随手关灯
用电器使用后，拔掉插头
空调温度控制在26 ℃
例 以下所列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是
(　　)
A. 电风扇 B. 电水壶
C. 电饭煲 D. 电视机
A
你还知道哪些用电器工作时的能量转化过程？
电能→机械能
电能→内能
电能→内能
电能→光能、内能和声能
——世界自然基金会应对全球气候变化提出的一项全球节能活动.
每年三月最后一个星期六当地晚上8：30，个人、社区、企业和政府自愿自发参加，关上不必要的照明和耗电产品一个小时，来表明大家对自然保护的关切和对环保的支持.
节约能源
保护地球
地球一小时活动
小明想知道家里的空调工作一小时需要消耗多少电能？
如何测量呢？
二、电能的计量
电能表(又称电度表)是测量用电器利用多少电能的仪表，可以显示用电器工作时所消耗的电能.
活动2
测算家庭电路中用电器工作一小时消耗的电能
观察一下电能表铭牌，上面的数字、符号各代表什么？你可以获得哪些信息呢？
观察电能表铭牌：
●“220 V” 表示这个电能表应该在220 V 的电路中使用
●“3(6) A”表示这个电能表的标定电流为 3 A，额定最大电流为6 A. 电能表工作时的电流不应超过额定最大电流
●“50 Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz 的交流电路中使用
电能表铭牌：
单位：kW·h(千瓦·时)
revolution：“转”
累计消耗电能多少
转盘转过 2 000转，
消耗电能 1 kW·h.
Impulse：“脉冲”
每消耗1 kW h 电能，脉冲闪烁6 400次
对比观察
(每闪1次消耗的电能是 kW·h)
1
6 400
每消耗1 kW h 电能，转盘转2 000圈
(每转1圈消耗的电能是 kW·h)
1
2 000
revolution：“转”
如何用电能表测算一小时内空调消耗的电能？
前提条件：在家庭电路中，只有空调单独工作.
关掉所有用电器的开关，记录此时电能表表盘上的示数W初.
只将空调接入家庭电路，一小时后，再次记录电能表表盘上的示数W末.
如何实现？
两次示数差即是所求的电能值
思考
右图是小明记录的一小时前后电能表的示数，请你计算小明家空调工作一小时需要消耗多少电能？
一小时前
一小时后
W初=______kW·h
W末=_______ kW·h
5 546.7
5 547.8
读数:
W=W末 －W初=5 547.8 kW·h－5 546.7 kW·h=1.1 kW·h
小明家空调工作一小时需要消耗的电能：
电能表的最后一位是小数位
小明还想测量单独一盏台灯工作一小时消耗的电能，用前面方法测量时，发现电能表示数没有变化，还有其他方法可以测量吗？
在家庭电路中，只有台灯单独工作一小时，若电能表转120圈，则该台灯在此段时间消耗多少电能？
方法点拨：依据转数求消耗电能的多少用公式法：W= ，
n 实际转数：表示电能表转盘在某段时间的转数.
N 标定转数：表示电能表铭牌上标着每消耗1 kW·h 的电能，电能表转盘的转数.
W =
120 r
3 000 r/(kW·h)
=0.04 kW·h
n r
N r/(kW·h)
思考
例 (2024宿迁改编)关于图中小明家的电能表，下列选项正确的是(　　)
A. 电能表的示数为 2 023.6 J
B. 电能表能正常工作的最大电流是40 A
C. 家中用电器消耗1 J电能，该电能表
指示灯闪烁 1 600次
D. 此电能表可以接在 380 V 的电路中使用
B
×
√
×
×
kW·h
1 kW·h
220 V
机械能→内能
做
功
h
做
功
重力势能→动能
寒冷冬天，边防战士摩擦双手取暖
分析下列情景中发生怎样的能量转化？通过什么方式实现的？
熟透的苹果从树上自由下落
活动3
类比解释电能转化的本质
用电器是通过什么方式消耗电能呢？
思考
？
想一想：用电器工作时，电能是如何转化为其他形式的能？
电流做功
光能和内能
转化为
吊车玩具将电能转化为什么形式的能？
思考
电流做功
机械能
转化为
1. 电流做的功叫电功，用W 表示.
2. 电流做功的实质是电能转化为其他形式的能.
用电器就消耗了多少电能
电流做了多少功
就有多少电能转化成其他形式的能
三、电功
电流做功的多少与哪些因素有关呢？
探究
①电流做的功叫电功，电流做功的多少可能与电流大小有关
②电压使产生电流的原因，电流做功的多少可能与电压大小有关
③由生活经验可知，用电器工作时间越长，消耗的电能越多，
电流做功的多少可能与通电时间有关
要研究某一因素对电功的影响，需要用什么方法来探究？
控制变量法
实验目的 探究电流做功的多少与电流是否有关 探究电流做功的多少与电压是否有关 探究电流做功的多少与通电时间是否有关
控制不变的量 ____________________ ____________________ ____________________
自变量 __________________ __________________ __________________
因变量 电流做功的多少
电流做功的多少不易观测，
应该如何判断呢？
思考
电压大小、通电时间
电流大小
电流大小、通电时间
电压大小
电流大小、电压大小
通电时间
如何判断电流做功的多少
思考
转换法
电流做功的多少
机械能
钩码上升的高度
消耗电能的多少
探究电流做功的多少与电流是否有关？
电压
通电时间
结论：在电压和通电时间相同的情况下，电流越大，电流做功越多.
电流
控制不变的量是：______、__________.
需要改变的量是：______ .
如何实现呢？
点击播放视频
h1
M1
初位置
末位置
M2
h2
探究电流做功的多少与电压是否有关？
电流
通电时间
结论：在电流和通电时间相同的情况下，电压越大，电流做功越多.
电压
点击播放视频
控制不变的量是：______、__________.
需要改变的量是：______ .
如何实现呢？
h1
M1
初位置
末位置
M2
h2
在电压和通电时间相同的情况下，电流越大，电流做功越多.
在电流和通电时间相同的情况下，电压越大，电流做功越多.
在电流和电压相同的情况下，由生活经验可知，通电时间越长，电流做功越多.
归纳
研究表明：
电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比.电功等于电压、电流和通电时间的乘积.
U：电压—伏特(V)
I：电流—安培(A)
t：时间—秒(s)
W：电功—焦耳(J)
W=UIt
计算电流做功的公式：
推导公式：由W＝UIt 和欧姆定律 可得,
(1)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；
(2)电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路.
纯电阻元件：将电能全部转化为内能的用电器，例如：电热水壶、电饭煲、电烤箱等;
非纯电阻元件：将电能转化为内能和其他形式的能，例如：电风扇、电视机、电脑等
安时容量=放电电流(A)×放电时间(h)
　　750 mA·h= 750 mA×1 h
　　W = UIt = 3.6 V×0.75 A×3 600 s = 9 720 J
手机、数码相机等常用充电电池作为电源，某手机电池的电压为3.6 V，安时容量为750 mA·h.它充满电后所储存的电能是_______J.
It
9 720
拓展：用电池容量计算电能
例 有一只节能灯接在220 V的家庭电路中，通过它的电流为100 mA，计算这只灯使用5 h消耗多少度电？
解：I=100 mA=0.1 A t=5 h=1.8×104 s
由W=UIt 得，
这只节能灯工作5 h消耗的电能
W=UIt =220 V×0.1 A×1.8×104 s=3.96×105 J =0.11 kW·h
结合图像计算电能及相关物理量的步骤：
拓展：结合图像计算电能及相关物理量
第二步：明确图像中横轴和纵轴各自表示的物理量，并从图像中读出有关信息.
第三步：根据电功的公式及串、并联电路的特点求解
第一步：判断电路的连接方式：串联还是并联，或者是只有一个用电器的简单电路.
如图甲所示，定值电阻R和灯泡L串联在电路中，图乙是灯泡L、定值电阻R的电流I随电压U变化的关系图像．闭合开关S，电流表的示数为0.25 A，则此时小灯泡L的阻值为____Ω，整个电路10 s消耗的电能是______J.
如图甲所示，定值电阻R和灯泡L串联在电路中，图乙是灯泡L、定值电阻R的电流I随电压U变化的关系图像．闭合开关S，电流表的示数为0.25 A，则此时小灯泡L的阻值为____Ω，整个电路10 s消耗的电能是______J.
则电源电压U=UR+UL=9 V+6 V=15 V，
IR=0.25 A
IL=0.25 A
I=0.25 A
电阻R两端的电压UR=9 V
灯泡L两端的电压UL=6 V
此时灯泡L的阻值
24
37.5
则整个电路10 s消耗的电能
W=UIt=15 V×0.25 A×10 s=37.5 J
拓展：结合图像计算电能及相关物理量
如图所示是灯泡L与电阻R的电流与电压的关系图像，将灯泡L和电阻R并联接入电路，已知通过灯泡的电流为0.5 A时，则电源电压为___V，电阻R在30 s内消耗的电能为_____J.
拓展变式
图中哪条线代表灯泡L的I-U图像，哪条线代表电阻R的I-U图像呢？
灯泡的电阻受温度影响，电阻随电压的变化而变化，因此图像中的曲线为小灯泡的I-U图像，直线段为电阻R的I-U图像；
L
R
IL=0.5 A
灯泡L两端的电压UL=3 V
灯泡L和电阻R并联
→电源电压U=UR=UL=3 V
→由图得，IR=0.3 A
↓
电阻在30s内消耗的电能W=URIRt=3 V×0.3 A×30 s=27 J
3
27
常用单位：____________
国际单位: __________
电能的计量：______
电能和电功
电能
电功
发电厂、电池
用电器
_____________
电能
电能
_____________
1kW·h=___________
_____所做的功
公式：______
推导公式：W＝_____ ；W＝_____.
适用于_______电路.
课堂小结
3.6×106 J
其他形式的能
其他形式的能
焦耳( J )
千瓦时(kW·h)
电流
W=UIt
I 2Rt
电能表
n r
N r/(kW·h)
W末 - W初
纯电阻
应用:
单位
来源:
铭牌参数的含义——见下页
电能表的相关计算
W＝_____________ ；
W＝__________ .
定义：
●“220 V” 表示这个电能表
_________________________
●“3(6)A”表示这个电能表
_____________________________
______.电能表工作时的电流不应超过_____________
●“50 Hz”表示这个电能表______
________________________
电能表铭牌：
课堂小结
应该在220 V 的电路中使用
标定电流为 3 A，额定最大电流为6 A
额定最大电流
在频率为50 Hz 的交流电路中使用
随堂练习
1. (2024徐州)灯泡中有电流时，灯泡发光．关于这个过程中的能量转化，
下列说法正确的是(　　)
A. 灯泡消耗的电能全部转化成了光能
B. 因为消耗电能，流过灯泡后的电流变小了
C. 电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能
D. 光能最终消失了，没有转化成其他形式的能量
　
C
×
×
√
×
内能与光能
通过用电器的电流只与用电器的电阻和两端电压有关
电流做功的实质
由能量守恒定律可知，光能必然转化为了其他形式的能
2. 小明对家中某一天晚上的用电情况进行测试.测试前，家中电能表的示数如图(a)所示，测试后，电能表的示数如图(b)所示，则该晚小明家消耗电能____kW h；若以每度电0.5元计算，应缴电费____元；如图(c)所示是某电能表上的铭牌，则该天晚上他家电能表转盘共转了______转.
9 600
4.8
2.4
测试前，电能表的示数W1=1 342.0 kW h
测试后，电能表的示数W2=1 346.8 kW h
该晚小明家消耗电能
W=W2 －W1=4.8 kW·h
电费：
4.8×0.5 =2.4元
电能表转盘转数n=9 600
由W=
即4.8 kW·h =
n r
2 000 r/(kW·h)
n r
N r/(kW·h)
3. 阻值为4 Ω的小灯泡同一个阻值为2 Ω的定值电阻串联在6 V的电源上，则通电1 min后，电流通过小灯泡所做的功是多少？
解：由题意可知，灯泡L与定值电阻R串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流
通电1 min后电流通过小灯泡所做的功
WL=ULIt=I2RLt=(1 A)2×4 Ω×60 s=240 J
变式
阻值为4 Ω的小灯泡同一个阻值为2 Ω的定值电阻并联在6 V的电源上，则通电1 min后，电流通过小灯泡所做的功是多少？
解：由题意可知，灯泡L与定值电阻R并联，由并联电路电压关系得，小灯泡两端电压UL= 6 V
通电1 min后电流通过小灯泡所做的功
WL=ULILt =
谢谢
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