【新教材核心素养】人教版物理九年级全册第18章第1节 电能 电功导学案(原卷版+解析版)

文档属性

名称 【新教材核心素养】人教版物理九年级全册第18章第1节 电能 电功导学案(原卷版+解析版)
格式 zip
文件大小 6.0MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2025-09-30 20:34:48

文档简介

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第1节 电能 电功 (导学案)
【学习目标】
1. 结合生产生活实例,从能量转化的角度认识电能和电功,能利用电能、电功知识解决生活中的实际问题。从电的角度认识功能关系,发展能量观念。
2. 通过定性分析电流做功跟电流、电压和通电时间的关系,培养科学推理能力。
3. 通过电能表的学习,发展观察能力。
4. 通过了解电能表的使用,感受科技进步为人类生活带来的巨大变化。
【学习重点】通过生产生活实例从能量转化的角度认识电能。
【学习难点】电功概念的建立。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 电能
(1)电能的来源和应用:电能产生的过程是把其他形式的能转化为电能的过程;例如水力发电机,是把机械能转化为电能。用电器工作的过程是电能转化成其他形式能的过程。例如电灯泡将电能转化成光能,电动机把电能转化成机械能,电热器将电能转化成内能。
(2)电能的单位:电能的国际单位是焦耳,简称焦,符号是J。电能的常用单位还有千瓦时,符号是kW·h。1kW·h=3.6×106J。
2. 电能表:电能表用来测量用电器在一段时间内消耗的电能。某段时间内用电的度数等于计数器前后两次读数之差。根据电能表盘面上的参数“××revs /kW·h”,可以计算消耗的电能或转数。
3. 电功:电流做了多少功就有多少电能发生了转化,电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低和通电时间的长短都有关系。计算公式:电功W= UIt。电功的单位:电能的单位是焦耳、千瓦时。
【课堂探究】
探究一、电能
1. 电能的来源与能量转化
(1)我们生活中利用的电能的来源:
①各种电池提供电能;②水力发电、风力发电; ③太阳能发电、潮汐能发电;④核电站等。
(2)一些常见发电方式中的能量转化:
发电方式 能量转化的形式
水力发电 机械能转化为电能
火力发电 化学能转化为电能
太阳能发电 太阳能转化为电能
风力发电 机械能转化为电能
核电站 核能转化为电能
2. 电能的利用与能量转化
【想一想】今天我们的生活已经来不开电,想一想生活中哪些地方利用电?利用电的过程中。发生了怎样的能量转化?
【做一做】给电动玩具车装上电池,合上开关,电动玩具车会运动起来。这是电能转化成了什么能?
【归纳】电灯照明、电风扇旋转、冰箱制冷、电视机播放节目等都是电能的具体应用。电能可以直接转化成我们需要的能量,如内能、机械能、光能、化学能等。电能是目前生活中,应用最广泛、最方便的能量。
①电让灯泡发光,电能通过灯泡转化成了光能;
②电能还能转变成内能,如电饭锅、电炉、电热水器……
③电动玩具车会运动起来,这是电能转化成了机械能。
用电器能将电能转化为其它形式的能,下表是一些用电器工作时能量转化的形式:
用电器 能量转化形式
电风扇 电能转化为机械能
日光灯 电能转化为光能
电炉 电能转化为内能
蓄电池充电 电能转化为化学能
电动机 电能转化为机械能
3. 电能的单位
在国际单位制中,电能的基本单位是焦耳(J);在实际生活中,人们常用“度”来量度电能,
“度”即千瓦时,符号是kW·h。
1度=1 kW·h=3.6×106 J
4. 电能表
(1)电能表的作用:测量用电器消耗电能多少的仪表。
(2)认识电能表:又叫电度表。我们知道测量用电器中的电流用电流表,测量两端的电压用电压表;而用电器消耗的电能,就可以用电能表测量。
机械式电能 卡式电能表 电子式电能表
电能表的面盘,最顶端有显示数字的窗口,前4位是黑色窗口,为整数,最后1位是红色窗口,为小数,窗口边上写有单位kW·h。中间部位有一个铝质圆盘,电能表工作时它进行转动。
(3)电能表的参数
观察家中的电能表,如图甲、乙所示是两种电能表,了解电能表面板上或说明书上的技术参数,说出下列参数的含义。
(1)220V:表示该电能表在220 V的电路中使用;
(2)10A:是说这个电能表的标定电流为10A;
甲 乙
(3)20A:通过电能表的电流在短时间应用时允许大些,但不能超过20A;
(4)50Hz:是说这个电能表在50赫兹的交流电路中使用;
(5)图甲中600r/kW·h:指电能表的铝盘转过600转时,接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h;
(6)图乙中3200imp/kw·h:指电能表上的指示灯闪烁3200次,接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h。
(4)电能表的读数
电能表上显示的数字单位是kW·h(度),最后一位是小数。如上图甲所示,电能表的示数为
120.7 kW·h。如上图乙所示,电能表的示数为219.6 kW·h。
(5)通过电能表求用电器消耗电能的方法
方法一:观察电能表表盘上前后两次的示数,它们的示数差即是所求的电能值。
例如,小华家今年一月新安装了电能表,安装时电能表的示数为0。九月初的读数如图甲所示,九月末读数如图乙所示,从安装本电能表到九月初她家共用了1120.9度的电能,九月份她家共用162度电能。
【解析】从安装本电能表到九月初她家共用了1120.9度的电能。因为月初读数为1120.9kW·h,月末读数为1282.9kW·h,因此这个月用电量为W=1282.9kW·h-1120.9kW·h=162kW·h=162度
方法二:测出一定时间内电能表上转盘的转数,再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。
例如,一电能表表盘上标有“1200r/kW·h”,将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后,电能表转盘转过60r,则该用电器消耗的电能是0.05 kW·h。
【解析】电能表表盘上标有“1200r/kW·h”,表示用电器消耗1 kW·h的电能,转盘转动1200圈。当电能表转盘转过60r时,消耗的电能 W==0.05 kW·h
【例题1】下列有关实验中能量转化关系的描述中,错误的是( B )
A.电热水壶工作时,电能主要转化为热能
B.风扇转动时,电能全部转化为机械能
C.给蓄电池充电时,电能转化为化学能
D.LED灯发光时,电能转化为光能和少量热能
【解析】A.电热水壶工作时,通过内部的电阻加热元件(如电阻丝)将电能转化为热能。故A正确,不符合题意;
B.风扇转动时,电能大部分转化为机械能,还有一部分转化为热能,故B错误;
C.给蓄电池充电时把电能转化为化学能储存起来,故C正确;
D.LED灯发光时,消耗了电能,电能转化为光能和少量热能,故D正确,不符合题意。故选B。
【例题2】小明4月底观察到自己家里的电能表如图所示,5月底再观察时,发现电能表示数为 ,则他家5月份消耗的电能为_____ kW·h;如果电能表在某段时间内转盘转了300r,那么该电路中的用电器在这段时间内消耗的电能为__________。
【答案】150 3×105J
【解析】由图知,5月份他家消耗的电能为W=6387.2kW h﹣6237.2kW h=150kW h
3600r/kW h表示的是电路中每消耗1kWh的电能,电能表的转盘转3600r,则电能表转盘转动了300转时,电路中的用电器消耗的电能为
探究二、电功
1. 电功的概念
(1)以电动自行车为例分析:
①电动车运动时,电流通过电动机使其转动,电流做功。
②蓄电池中的电能减少;电动车的机械能在增加。
这个能量转化的过程是通过电流做功来实现的。有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功是多少。
(2)烧水为例分析:对电水壶里的水加热,水温度升高,如果水增加了105焦耳的内能,则一定消耗了105焦耳的电能,有105焦耳电能转化为内能。在这过程中,电流做功105焦耳。
(3)总结:①电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功是多少。用电功的大小来量度用电器消耗的电能的多少。
②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。
2. 探究影响电功大小的因素
【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关
【猜想与假设】①可能与电流有关;②可能与电压有关;③可能与通电时间有关。
【设计实验】
(1)实验方法
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;保持电压、通电时间一定,探究电功与电流的关系。
②转化法:比较电灯的亮度判断电功的大小;小灯越亮,电流做功越多。
【进行实验】
(1)探究电功与电压的关系
①把两盏规格不同的小灯串联在电路中,用电压表分别测量它们两端的电压,同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录如表所示。
(2)探究电功与电流的关系
如图所示,把两盏规格不同的小灯并联,用电流表分别测量通过它们的电流,同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录如表所示。
【分析论证】
(1)在通过用电器的电流与通电时间相同时,用电器两端的电压越大,电流做功就越多。
(2)在用电器两端的电压与通电时间相同时,通过用电器的电流越大,电流做功就越多。
进一步精确实验可得出:电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比。
3. 电功
(1)物理学规定:电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
(2)公式:电功=电压×电流×通电时间 即: W = UIt
物理量的意义及单位:
U表示电压,单位是伏(V); I表示电流,单位是安(A)
t表示时间,单位是秒(s); W表示电功,单位是焦(J)
(3)国际单位:焦耳(J) 1焦=1伏·安·秒
常用单位:千瓦时(kW·h) 1kW·h=3.6×106J
(4)电功的推导公式
由W=UIt和欧姆定律I= 可得电功的两个推导公式:
W = t W=I2Rt
提示:
①电功变形公式的适用条件:只适用于纯电阻电路;
②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;
③ W=UIt是普遍适用的公式。
(5)应用W = UIt 的注意问题
①电路的同一性:W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。
②单位的统一性:W、U、I、t 的单位必须是国际单位,分别为:焦、伏、安、秒。
【例题3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时,如图是进行该探究的电路之一。
(1)可以根据_____________比较相同时间内电流做功的多少;
(2)由如图所示电路,可探究电流做功多少与_______的关系;
(3)小明正确操作,验证了实验的结论,支持该结论的实验现象是________________。
【答案】(1)灯泡亮暗程度;(2)电压;(3)电压表示数大的灯泡更亮。
【解析】(1)灯泡将电能转化为光能和热能,故可以根据灯泡的亮暗程度来比较相同时间内电流做功的多少。
(2)由电路图可知,两灯泡串联,流过灯泡的电流与通电时间均相等,故可探究电流做功多少与电压的关系。
(3)因灯泡两端的实际电压越大,灯泡的实际功率越大,故可知支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡更亮。
【例题4】如图所示的电路中,R1的阻值为8Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.6A,电流表A的示数为0.9A。求:
(1)电源两端的电压;
(2)R2的阻值;
(3)电路在10min内消耗的电能。
【答案】(1)4.8V;(2)16Ω;(3)2592J
【详解】(1)由图可知,该电路为电阻R1、R2的并联电路,电流表A测该电路干路的电流,电流表A1测通过R1的电流。闭合开关S,电流表A1的示数为0.6A,则R1两端的电压为
U1=I1R1=0.6A×8Ω=4.8V
在并联电路中,电源两端的总电压与各支路用电器两端的电压相等,电源电压为U= U1=3V
(2)在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。则通过R2的电流
I2=I-I1=0.9A-0.6A=0.3A
根据并联电路的电压特点,R2两端的电压为4.8V,由欧姆定律可得,R2的阻值是
(3)电路在10min内消耗的电能W=UIt=4.8V×0.9A×10×60s=2592J
【精讲点拨】
1. 电能:电能是目前应用最普遍、最重要的一种形式的能量。大多通过用电器把电能转化为其他形式的能量。
2. 电功:电功是电能和其他形式的能量转化多少的量度。电能和其它形式的能量的转化遵守能量守恒定律。
【归纳整理】
第1节 电能 电功
【课堂练习】
1. 一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴,2025春晚精彩纷呈,融合传统与科技,隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目,简直让人眼前一亮!《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时,电机驱动机器人,主要是将电能转化为(  )
A.化学能 B.机械能 C.内能 D.光能
【答案】B
【详解】机器人快速奔跑运动时,电机驱动机器人,电机消耗电能,获得机械能,因此其主要是将电能转化为机械能,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
2.关于电功,下列说法错误的是( )
A.电功和电能是同一个物理量
B.电流做功越多,消耗的电能就越多
C.用电能表可以直接测量电流做功的多少
D.电功是表示电流做功多少的物理量
【答案】A
【详解】A.电功就是电流做功的多少,电流做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程,两者不是同一个物理量,故A错误,符合题意;
B.电流做功的过程,是电能转化为其它形式能的过程,电流做功越多,消耗的电能就越多,故B正确,不符合题意;
C.电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪器,而电流做多少功的,就有多少电能转化为其他形式的能,等于消耗的电能,故可以直接用电能表测量电流做功的多少,故C正确,不符合题意;
D.电能转化为其他形式的能的过程也可以说是电流做功的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功是多少,即电功是表示电流做功多少的物理量,故D正确,不符合题意。故选A。
3. 小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示,若以当地电价0.5元/度计算,小明家4月份应缴纳电费 元。将某用电器单独接在该表上工作一段时间后,电能表转盘转了600转,该用电器在上述时间内消耗的电能为 J。
【答案】 120 7.2×105
【详解】由图可知,小明家3月末、4月末电能表的示数分别为:6022.3kW h、6262.3kW h
小明家4月消耗的电能W=6262.3kWh-6022.3kW h=240kW h=240度
应缴纳电费:0.5元/度×240度=120元
这段时间内,该用电器消耗的电能
4.如图所示,某手机移动电源(俗称充电宝)有两个输出端,上面标有10V,12000mAh的字样,通过电源线可以单独或同时为手机充电,这两个输出端的连接方式是 联;用移动电源为手机充电时,手机相当于电路中的 。该充电宝能储存的电能为 J。
【答案】 并 用电器 432000
【详解】移动电源给手机充电过程中,通过电源线可以单独或同时为手机充电,各手机间互不影响,所以输出端的连接方式是并联。
用移动电源为手机充电时,手机消耗电能,则手机相当于电路中的用电器。
根据题意知道,充电宝充满电后储存的电能
W=UIt=10V×12000×10-3A×3600s=432000J
5.利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系。
(1)图中两只灯泡的连接方式是_____联,选择这种连接方式是为了控制______相同,它们工作时的电阻要_______ (选填“相同”或“不同”);
(2)本实验中,是通过观察________ 来判断电流做功多少的.小明正确操作,验证了实验的结论,支持该结论的实验现象是________。
【答案】(1)并,灯泡两端电压,不同;(2)电流表示数,电压相等,电流越大,灯泡越亮。
【详解】(1)由图示电路图,两灯泡并联连接,它们是并联的;电流做功与电压、电流和通电时间有关.根据并联电路的电压特点知,两灯的电压相等,所以此实验是探究功与电流的关系,应控制电压相同而电流不同,故两并联灯泡的电阻应该不同;
(2)在电压和通电时间相同时,电流越大,电流做功越多,所以实验中是通过观察通过两灯的电流来判断电流做功的多少的;如果电流表示数较大的支路灯泡较亮,则可以验证实验结论。
6. 如图所示电路,电源电压U=9V,R2 = 20Ω。闭合开关S,电流表的示数为0.3A,求:
(1)R2两端电压;
(2)R1的阻值;
(3)工作10s电路中的电流所做的功。
【答案】(1)6V;(2)10Ω;(3)27J
【详解】(1)分析电路图可知,两个电阻串联,电流表测量串联电路中电流;闭合开关S,电流表的示数为0.3A,则通过R2的电流为0.3A,可得R2两端电压
U2=IR2=0.3A×20Ω=6V
(2)因为串联电路中总电压等于各分电压之和,电流处处相等,所以R1两端的电压U1=U-U2=9V-6V=3V
则R1的阻值为
(3)工作10s电路中的电流所做的功W=UIt=9V×0.3A×10s=27J
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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第1节 电能 电功 (导学案)
【学习目标】
1. 结合生产生活实例,从能量转化的角度认识电能和电功,能利用电能、电功知识解决生活中的实际问题。从电的角度认识功能关系,发展能量观念。
2. 通过定性分析电流做功跟电流、电压和通电时间的关系,培养科学推理能力。
3. 通过电能表的学习,发展观察能力。
4. 通过了解电能表的使用,感受科技进步为人类生活带来的巨大变化。
【学习重点】通过生产生活实例从能量转化的角度认识电能。
【学习难点】电功概念的建立。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 电能
(1)电能的来源和应用:电能产生的过程是把其他形式的能转化为 能的过程;例如水力发电机,是把 转化为 能。用电器工作的过程是 能转化成其他形式能的过程。例如电灯泡将电能转化成 能,电动机把电能转化成 能,电热器将电能转化成 能。
(2)电能的单位:电能的国际单位是焦耳,简称 ,符号是J。电能的常用单位还有 ,符号是kW·h。1kW·h= J。
2. 电能表:电能表用来测量用电器在一段时间内消耗的 。某段时间内用电的度数等于计数器前后两次读数 。根据电能表盘面上的参数“××revs /kW·h”,可以计算消耗的电能或转数。
3. 电功:电流做了多少功就有多少 发生了转化,电流做功的多少跟 的大小、 的高低和通电时间的长短都有关系。计算公式:电功W= 。电功的单位:电能的单位是 、千瓦时。
【课堂探究】
探究一、电能
1. 电能的来源与能量转化
(1)我们生活中利用的电能的来源:
①各种电池提供电能;②水力发电、风力发电; ③太阳能发电、潮汐能发电;④核电站等。
(2)一些常见发电方式中的能量转化:
发电方式 能量转化的形式
水力发电 能转化为电能
火力发电 能转化为电能
太阳能发电 能转化为电能
风力发电 能转化为电能
核电站 能转化为电能
2. 电能的利用与能量转化
【想一想】今天我们的生活已经来不开电,想一想生活中哪些地方利用电?利用电的过程中。发生了怎样的能量转化?
【做一做】给电动玩具车装上电池,合上开关,电动玩具车会运动起来。这是电能转化成了什么能?
【归纳】电灯照明、电风扇旋转、冰箱制冷、电视机播放节目等都是电能的具体应用。电能可以直接转化成我们需要的能量,如内能、机械能、光能、化学能等。电能是目前生活中,应用最广泛、最方便的能量。
①电让灯泡发光,电能通过灯泡转化成了 能;
②电能还能转变成 能,如电饭锅、电炉、电热水器……
③电动玩具车会运动起来,这是电能转化成了 能。
用电器能将电能转化为其它形式的能,下表是一些用电器工作时能量转化的形式:
用电器 能量转化形式
电风扇 电能转化为 能
日光灯 电能转化为 能
电炉 电能转化为 能
蓄电池充电 电能转化为 能
电动机 电能转化为 能
3. 电能的单位
在国际单位制中,电能的基本单位是 (J);在实际生活中,人们常用“度”来量度电能,
“度”即千瓦时,符号是 。
1度=1 kW·h= J
4. 电能表
(1)电能表的作用:测量用电器消耗 多少的仪表。
(2)认识电能表:又叫电度表。我们知道测量用电器中的电流用电流表,测量两端的电压用电压表;而用电器消耗的电能,就可以用电能表测量。
机械式电能 卡式电能表 电子式电能表
电能表的面盘,最顶端有显示数字的窗口,前4位是黑色窗口,为整数,最后1位是红色窗口,为小数,窗口边上写有单位kW·h。中间部位有一个铝质圆盘,电能表工作时它进行转动。
(3)电能表的参数
观察家中的电能表,如图甲、乙所示是两种电能表,了解电能表面板上或说明书上的技术参数,说出下列参数的含义。
(1)220V:表示该电能表在 V的电路中使用;
(2)10A:是说这个电能表的标定电流为10A;
甲 乙
(3)20A:通过电能表的电流在短时间应用时允许大些,但不能 20A;
(4)50Hz:是说这个电能表在50赫兹的交流电路中使用;
(5)图甲中600r/kW·h:指电能表的铝盘转过600转时,接在电路里的用电器消耗的电能是 ;
(6)图乙中3200imp/kw·h:指电能表上的指示灯闪烁 次,接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h。
(4)电能表的读数
电能表上显示的数字单位是kW·h(度),最后一位是 数。如上图甲所示,电能表的示数为
120.7 kW·h。如上图乙所示,电能表的示数为 kW·h。
(5)通过电能表求用电器消耗电能的方法
方法一:观察电能表表盘上前后两次的示数,它们的示数 即是所求的电能值。
例如,小华家今年一月新安装了电能表,安装时电能表的示数为0。九月初的读数如图甲所示,九月末读数如图乙所示,从安装本电能表到九月初她家共用了 度的电能,九月份她家共用 度电能。
方法二:测出一定时间内电能表上转盘的转数,再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。
例如,一电能表表盘上标有“1200r/kW·h”,将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后,电能表转盘转过60r,则该用电器消耗的电能是 kW·h。
【例题1】下列有关实验中能量转化关系的描述中,错误的是(  )
A.电热水壶工作时,电能主要转化为热能
B.风扇转动时,电能全部转化为机械能
C.给蓄电池充电时,电能转化为化学能
D.LED灯发光时,电能转化为光能和少量热能
【例题2】小明4月底观察到自己家里的电能表如图所示,5月底再观察时,发现电能表示数为 ,则他家5月份消耗的电能为_____ kW·h;如果电能表在某段时间内转盘转了300r,那么该电路中的用电器在这段时间内消耗的电能为__________。
探究二、电功
1. 电功的概念
(1)以电动自行车为例分析:
①电动车运动时,电流通过电动机使其转动,电流做功。
②蓄电池中的 能减少;电动车的 能在增加。
这个能量转化的过程是通过 来实现的。有多少 发生了转化就说电流做了多少功,即电功是多少。
(2)烧水为例分析:对电水壶里的水加热,水温度升高,如果水增加了105焦耳的内能,则一定消耗了105焦耳的电能,有105焦耳电能转化为内能。在这过程中,电流做功 。
(3)总结:①电能转化为其他形式能的过程是电流 的过程,有多少 发生了转化就说电流做了多少功,即电功是多少。用电功的大小来量度用电器消耗的 的多少。
②各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为 的能。
2. 探究影响电功大小的因素
【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关
【猜想与假设】①可能与电流有关;②可能与电压有关;③可能与通电时间有关。
【设计实验】
(1)实验方法
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;保持电压、通电时间一定,探究电功与电流的关系。
②转化法:比较电灯的 判断电功的大小;小灯越亮,电流做功越多。
【进行实验】
(1)探究电功与电压的关系
①把两盏规格不同的小灯串联在电路中,用电压表分别测量它们两端的电压,同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录如表所示。
(2)探究电功与电流的关系
如图所示,把两盏规格不同的小灯并联,用电流表分别测量通过它们的电流,同时观察比较小灯的发光情况。
②实验记录如表所示。
【分析论证】
(1)在通过用电器的电流与通电时间相同时,用电器两端的 越大,电流做功就越 。
(2)在用电器两端的电压与通电时间相同时,通过用电器的 越大,电流做功就越 。
进一步精确实验可得出:电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比。
3. 电功
(1)物理学规定:电功等于电压、电流与通电时间的乘积。
(2)公式:电功=电压×电流×通电时间 即:
物理量的意义及单位:
U表示电压,单位是伏(V); I表示电流,单位是安(A)
t表示时间,单位是秒(s); W表示电功,单位是焦(J)
(3)国际单位: (J) 1焦=1伏·安·秒
常用单位:千瓦时(kW·h) 1kW·h=3.6×106J
(4)电功的推导公式
由W=UIt和欧姆定律I= 可得电功的两个推导公式:
W = W=
提示:
①电功变形公式的适用条件:只适用于纯 电路;
②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;
③ W= 是普遍适用的公式。
(5)应用W = UIt 的注意问题
①电路的同一性:W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。
②单位的统一性:W、U、I、t 的单位必须是国际单位,分别为:焦、伏、安、秒。
【例题3】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时,如图是进行该探究的电路之一。
(1)可以根据_____________比较相同时间内电流做功的多少;
(2)由如图所示电路,可探究电流做功多少与_______的关系;
(3)小明正确操作,验证了实验的结论,支持该结论的实验现象是________________。
【例题4】如图所示的电路中,R1的阻值为8Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.6A,电流表A的示数为0.9A。求:
(1)电源两端的电压;
(2)R2的阻值;
(3)电路在10min内消耗的电能。
【精讲点拨】
1. 电能:电能是目前应用最普遍、最重要的一种形式的能量。大多通过用电器把电能转化为其他形式的能量。
2. 电功:电功是电能和其他形式的能量转化多少的量度。电能和其它形式的能量的转化遵守能量守恒定律。
【归纳整理】
第1节 电能 电功
【课堂练习】
1. 一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴,2025春晚精彩纷呈,融合传统与科技,隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目,简直让人眼前一亮!《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时,电机驱动机器人,主要是将电能转化为(  )
A.化学能 B.机械能 C.内能 D.光能
2.关于电功,下列说法错误的是( )
A.电功和电能是同一个物理量
B.电流做功越多,消耗的电能就越多
C.用电能表可以直接测量电流做功的多少
D.电功是表示电流做功多少的物理量
3. 小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示,若以当地电价0.5元/度计算,小明家4月份应缴纳电费 元。将某用电器单独接在该表上工作一段时间后,电能表转盘转了600转,该用电器在上述时间内消耗的电能为 J。
4.如图所示,某手机移动电源(俗称充电宝)有两个输出端,上面标有10V,12000mAh的字样,通过电源线可以单独或同时为手机充电,这两个输出端的连接方式是 联;用移动电源为手机充电时,手机相当于电路中的 。该充电宝能储存的电能为 J。
5.利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系。
(1)图中两只灯泡的连接方式是_____联,选择这种连接方式是为了控制______相同,它们工作时的电阻要_______ (选填“相同”或“不同”);
(2)本实验中,是通过观察________ 来判断电流做功多少的.小明正确操作,验证了实验的结论,支持该结论的实验现象是________。
6. 如图所示电路,电源电压U=9V,R2 = 20Ω。闭合开关S,电流表的示数为0.3A,求:
(1)R2两端电压;
(2)R1的阻值;
(3)工作10s电路中的电流所做的功。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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