第一节 电流做功 同步学案(无答案）

第一节
电流做功
【学习目标】
1、从能量转化的角度认识电能，能简单描述电能和我们生活的关系。
2、通过实验探究和生活中的实例了解电流做功跟哪些因素有关。
3、知道电功的计算公式、单位，并能进行计算。
【重点难点】
重点：实验探究电流做功跟哪些因素有关。
难点：利用串联控制电流相同，利用并联控制电压相同。
【自主学习、夯基寻困】
1．电功
（1）定义：电流通过某段电路所做的功叫
．
（2）单位：国际单位是焦耳（J）；常用单位：度（kW h）；1度=1千瓦时=1kW h=
J．
例1：下列各单位中，不是电功单位的是（　　）
A．kW h
B．J
C．J/S
D．V A S
例2：当电能转化为其它形式的能时，我们就说电流做了　
　．如果电流通过电动机做了300J的功，表示有300J的电能转化为　
　J的　
　能和少量的内能．
2．电功的实质
（1）实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．电功是一个过程量，电流做功的过程就是消耗电能的过程．
（2）电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现．
第一类常考题：电流做功之间能的转化
下列关于用电器作用的说法中，错误的是（　　）
A．电灯是将电能转化为光能的装置
B．电动机将电能转化为机械能
C．电吹风将电能转化为热能
D．电熨斗将电能转化为热能
第二类常考题：电功的实质
一台洗衣机工作1h，电流做功3.6×106J，这台洗衣机消耗电能是　
　
J．
3．电功的计算
电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积．
计算公式：W=UIt=UQ=Pt（适用于所有电路）
对于纯电阻电路可推导出：W=I2Rt=
①串联电路中常用公式：W=I2Rt．
②并联电路中常用公式：W=
W1：W2=R2：R1
③无论用电器串联或并联，计算在一定时间所做的总功，常用公式W=W1+W2+…Wn
【解题方法点拨】
（1）当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便．
（2）在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算．
（3）在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=Pt来进行比较计算较为方便．
【命题方向】
例：在图中，导体A、B是由同种材料做成的，A和B等长，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（　　）
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＜WB
C．电流通过A、B所做的功是WA=WB
D．无法比较电流通过A、B时做功的大小
4．电功计算公式的应用
（1）电功的计算公式
①定义式：W=UIt．U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示通过该电路的电流，单位是A；t表示通电时间，单位是s；W表示电流在该段电路上所做的功，单位是J．
②应用公式过程中的“同一性”：
a．电路的同一性，电流通过某灯泡做的功，等于该灯泡两端的电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积．即W、U、I、t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量；
b．单位的统一性，W、U、I、t四个物理量的单位必须分别是J、V、A、s，若有一个单位不符，就必须将其换算成标准单位后，再代人公式计算．
（2）串、并联电路中电功的特点
①推理探究：串、并联电路中总功与各用电器做功之间的关系．
串联电路：电阻R1、R2串联在总电压为U的电路中，
设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I．
则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=U1It，W2=U2It；
又因为U=U1+U2，故W总=（U1+U2）It=U1It+U2It=W1+W2．
b．并联电路：电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，
设通过它们的电流分别为I1、I2，电路中的电压为U．
则在时间t内电流所做的功分别是W总=UIt，W1=UI1t，W2=UI2t；
又因为I=I1+I2，故W总=U（I1+I2）t=UI1t+UI2t=W1+W2．
概念规律：无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器（或各支路）做功之和，表示为W总=W1+W2．
②串、并联电路中电功分配关系
a．串联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成正比，即W1：W2=R1：R2
b．并联电路：电流通过各用电器所做的功与其电阻值成反比，即W1：W2=R2：R1
【解题方法点拨】
（1）当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便．
（2）在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1：W2比值，并进一步进行其他运算．
（3）在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=Pt来进行比较计算较为方便．
【命题方向】
第一类常考题：两条电阻丝的电阻之比是1：2，通过的电流强度之比是3：1，要产生相同的热量，它们通电时间的比是（　　）
A．2：3
B．3：2
C．9：2
D．2：9
例2：近日福州闽江两岸灯光夜景改造工程完工，使江滨夜景更加美丽，又节能环保．其中尤溪洲大桥换上了约3000盏新型LED灯，灯的功率由原来的28W变成了13W，若这些夜景灯每天工作3h，则一个月（按30天计算）节省的电能　
　kW h　
【合作探究、互助解惑】
5．电能表参数的理解与电能的求法
（1）参数的理解：
220V：表示电能表应该在220V的电路中使用；
10（20）A：表示该电能表的标定电流是10A，额定最大电流是20A；
50Hz：表示电能表在50Hz的交流电路中使用；
600revs/kW h：表示接在这个电能表上的用电器每消耗1kW h的电能，电能表上的转盘转过600圈．
（2）电能的求法：
①测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位是小数位；两次读数之差就是这段时间内消耗的电能，单位是度（千瓦时）；
②测量较小电能时用转盘转数读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能计算出该段时间内消耗的电能．　
利用电能表计算电功：
根据电能表的转数可以求出通过家用电器的电流在某段时间内做的功，或消耗的电能．在计算时通常有两种方法：
（1）先根据每kW h的转数求出表盘转一转所消耗的电能，再看表盘在一段时间内转了多少转，用上面两个数据相乘，所得乘积就是用电器在这段时间内消耗的电能．
（2）由于电能表的转盘的转数与电流做的功（或消耗的电能）成正比，因此可以先统一单位，然后列出比例式，再求解答案．
【命题方向】
例1：电能表接在家庭电路中，是为了测量（　　）
A．电功率
B．电流
C．电压
D．电功
例2：某同学家的电能表本月末抄表时的示数如图所示，若本月应交电费45元，且电价为0.5元/度，则上次抄表时的示数应为　
　kW h；从本电能表面板上你还能看到哪些信息：　
　（只要写出一条即可）．
6．电功的测量
探究电流做功的多少与哪些因素有关
猜想：可能与电压、电流、电阻、时间或其它因素有关。
制定计划与实验设计：
你们说说这个实验首先要解决什么问题？
1、如何体现电流做功的多少？（电流产生热量的多少或灯泡的亮度）
2、如何用实验来验证电流做功与电压、电流、时间的关系？
3、用什么样的电路去实验？
（1）经过讨论，认为不应该选择图甲电路，原因是当改变灯泡两端电压时，
。
（2）利用图乙电路可探究电流做功多少与
的关系。
（3）经过讨论，认为图乙电路存在一个缺陷，请你说说问题可能在哪里？
。
（4）为研究电流做功与电压的关系，应该选择图
所示的电路。
（5）对于“电流做功多少与通电时间的关系”，是否必需通过实验探究发现？
（不必，必须）简要说明你的观点
。
规纳以上三个结论可以得出这样的结论：
。
【同步演练、拓展提升】
A级
1．如图分别是小明家上月初和月末的电能表的表盘，表盘上“1600imp/kW h”表示每消耗1kW h的电能，指示灯闪烁1600次，下列选项中正确的是（　　）
A．指示灯闪烁越快，电能表所在电路消耗的电能越多
B．小明家上月消耗的电能为911kW h
C．小明家干路中的电流不得超过10A
D．断开其他用电器，只让电饭锅单独工作2min，指示灯闪烁32次，此时电饭锅的功率为600W
2．电流做功的过程，是将电能转化为　
　能的过程．电流通过电饭锅时，将电能转化为　
　能；电流通过电风扇时，电能主要转化为　
　能．
3．单位换算：2kW h=　
　
J．
4．某电视机功率为100W，若每天使用4h，则每月消耗的电能为　
　kW h（按30天计）
B级
5．如图所示，这棵人造风力发电树可以将碎片化的风力资源化零为整，它的外形就像一棵挂满大绿叶的大树，这些“大树叶”是72个竖向风轮机，只要风速超过2m/s，风轮机就会转动从而产生电流，为周围的路灯提供电力．一棵树一年下来可发电约3.2kW h．风轮机转动时将　
　能转化为电能，这棵发电树一年的发电量可供一只额定功率为8W的节能灯正常工作　
　h．
6．电能表是用来测　　的仪表，如图是小军家月初和月末电能表的示数，则他家本月用电　　kW h．
7．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，它们工作时的电阻要　
　（选填“相同”或“不同”）．
（2）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　
　．