3.6电能的利用[上学期]

第6节 电能的利用
【教学目标】：
知识和技能：
知道电功率的物理意义
能复述电功和电功率的概念，并能明白两者间的关系
通过实验观察使学生推测影响电功率的因素，能区别额定功率与实际功率。
能初步运用电功和电功率的公式进行简单的计算
学会测量小灯泡的电功率
知道电能表的用途及计算电器消耗电能的方法
科学探究： 通过对灯泡的亮度跟电功率的关系的实验探究，发展学生提出假设和实验方案的设计能力
科学情感、态度、价值观：
通过在“测量小灯泡的电功率”实验中引导学生进行电路连接和实验观察以发展学生“一丝不苟，实是求是”的科学态度。
科学、技术与社会：
通过日常生活中有关电能的应用及相关用电器的介绍、对灯泡电功率的测量及电风扇功率的测量使学生进一步感受科学、技术与社会的紧密关系。
【教学重点】：电功与电功率的测量与计算方法
【教学难点】：相关实验原理及利用公式进行计算
【教学方法】：实验观察结合谈话法（主要）
【教学准备】：1、相关课件；2、电路演示板及相关电路元件等。
【教学时间】：3课时+1课时（实验课）
【教学过程】：
第一课时
1、 引入新课：
问：电能是我们生活中不可或缺的能量，“假如今天我们停电了，会给我们带来哪些影响？”
学生表达，评价。
问：电能有哪些优点？（引导归纳出：无污染，易传输，易转化为多种形式的能）
今天这节课我们就一起来学习第6节电能的利用。
二、新课教学：
（一）．电能的转化
读图讨论：下列各电器工作时，电能转化为什么形式的能？这种转变主要通过哪一途径来实现的？
A、电视机工作时 （电能---光能、内能和声能） B、脱排油烟机工作时（电能---机械能）
C、应急灯充电时（电能---化学能） D、电饭锅工作时（电能----内能）
归纳：上述用电器工作时，电能转化为各种其他形式的能。这种转变是通过电流对用电器做功来实现的。在电流做功过程中，电能转化为其他形式的能。电流做了多少的功，就有多少电能转化为其他形式的能。
（二）、电功率的概念、意义、单位：
问：让一台电视机和一台空调工作相同的时间，所消耗的电能相同吗？（不同）
讲授：不同的用电器，在相同的时间内消耗的电能是不同的，即电流做功的快慢是不同的。
问：力对物体做功有快有慢，我们是用什么量来表示这种快慢的？（机械功率）
问：用什么量表示电流做功的快慢呢？（电功率）如何定义这个量呢？（学生猜测，教师矫正补充）
板书：
一、电功率：反映了电流做功的快慢
1、定义：电流单位时间内做的功。用“P”表示
2、计算公式：P=W / t
3、单位：瓦（千瓦），焦/秒
（三）、额定功率与实际功率；额定电压与实际电压：
出示：一只40瓦和一只100瓦的家庭电路中的灯泡。要求学生观察，说出相关数据
问：“PZ220—40 ”有何含义呢？
学生猜测，引导表达：普通照明灯泡，额定电压值为220伏，额定功率为40瓦。
板书：
4、额定电压：一个用电器正常工作时（使用寿命最长），所需要的电压。
额定功率：用电器在额定电压下工作时，电流所功所消耗的功率。
讲授：额定值在该用电器出厂时，已经设置好，额定值只有一个，它与外部因素无关。
板书：
5、实际电压：当将该用电器接入到电路中时，电路中的电压称之为实际电压。
实际功率：在实际电压下工作时，用电器所消耗的功率。
问：将“PZ220---40”这一灯泡接入到200伏的电路中，它的额定电压和额定电功率各是多少？此时的实际电压和实际电功率与额电值相比较，在数量大小上有何关系？
归纳表达：额定值不变。实际电压小于额定电压，则实际电功率小于额定电功率。
问：如果实际电压刚好等于额定电压时，实际功率与额定功率的大小有何关系呢？
(U实=U额, 则P实= P额)
阅读P117“ 一些电器设备的功率”：说出表中电流最功最快与最慢的电器各是什么？说出电视机电功率是40瓦的含义？
（板书）6、电功率表示的意义：40瓦：在1秒钟内电流通过电视机做了40焦的功。
在1秒钟内电视机消耗的电能是40焦
在1秒钟内有40焦的电能转化为其他形式的能
阅读P117中洗衣机铭牌，并要求学生尽已所力说出铭牌的含义：
学生阅读，尝试表达，教师矫正及补充（输入功率----电器所消耗的总电功率）。
适当延伸：如何通过铭牌，如何获取信息以保护用电器
（四）、灯泡的亮度与电功率大小的关系
1.演示实验：将“PZ220---40”和“PZ220---100”两灯泡并联接入照明电路中，观察现象。（100瓦的要亮）
猜测：灯泡的亮暗与什么因素有关？
学生猜测：可能与电压或电流或电阻或电功率有关。
明确研究对象：如何设计实验以验证“亮度与电功率有关”的猜测？
2、探究实验-----“灯泡的亮度跟电功率的关系”
阅读P118的探究实验，明确任务。
（1） 说明组织形式及提供的器材：2~4人为一小组。每小组一只低压电源，3只额定电压为6伏的小灯泡（额定功率不同），一只开关，3个灯座，导线若干。
（2） 思考与讨论：如何利用给定的器材来设计实验，达到目的。
A、 如何联接三个灯泡，以使其都能达到额定电压？（并联）
B、 如何判断此时实际功率的大小？（实际电压与额定电压相同，故实际功率与额定功率相同）
C、 如何确定亮度与电功率两者间的相关性：（电功率越大者，越亮）
（3） 画出电路图：
（4） 结论：（电功率越大者，越亮）
（板书）7、灯泡的亮暗由电功率的大小决定
引导学生进行交流，并完成P118中的表格：
（1） 方案的设计；（2）结论的表达；（3）支持结论的证据的表达。
问：你知道为什么电功率越大，灯泡越亮？
引导解释：灯泡越亮，说明了在相同时间内电流对灯泡所做的功就越多，即电流做功就越快，所以电功率就越大。
问：决定灯泡亮度的是灯泡的实际功率还是额定功率？
学生猜测，举证，教师矫正补充：
将“PZ220--40”的灯泡分别接入到220伏的电源上和110伏的电源上工作时，亮度相同吗？灯泡的额定功率相同吗？（额定功率相同，亮度不同，说明前者不是后者的决定因素）
归纳：决定灯泡亮度的因素是灯泡在工作时所能达到的实际功率，在不烧毁灯泡的前提下，灯泡所达到的实际功率越大，灯泡越亮。
问：将“PZ220---40”和“PZ220---100”两灯泡并联接入照明电路中，电流对哪一灯泡的做功快？对哪一灯泡做功多？（后者做功快，但无法比较做功的多少）
问：如何比较电流做功的多少呢？
学生思考，引导归纳(板书)：二：电功 W=Pt；
引导学生推导（板书）----电功的单位：焦耳；瓦·秒
巩固练习：将分别标有“PZ220--40”和“PZ220--100”字样的甲、乙两灯泡并联后，接到220伏的电源上工作1分钟。
要求：（1）比较甲、乙两灯泡的亮度。（2）电流分别对甲、乙两灯泡所做的功。
引导分析，示范板演：（略）
三.小结：
！、比较机械功率与电功率；机械功与电功。
澄清概念--------投影：电功率与机械功率的比较：
符号 意义 概念 定义式 单位
机械功率 P 电流做功的快慢 单位时间内做的功 P=W/ t 瓦（千瓦），焦/秒
电功率 P 力对物体做功的快慢 单位时间内做的功 P=W/ t 瓦，（千瓦）焦/秒
2、影响灯泡亮度的因素。
四、布置作业
第二课时
教学过程：
一复习引入：
1、 灯泡的亮度的决定因素是什么？
2、 影响电功率大小的因素又有哪些呢？
学生猜测：可能与电流或电压或电阻等有关。
设计实验，加以验证：
（一）、影响电功率大小的因素：
1、演示实验：在相同电压下，研究电功率的大小与电流的关系。
（1）设计方案
A给出实验器材，说明实验目的。
B通过电路分析以明确控制的变量：并联电路，电压相同。
C分析数据的测量：电流的大小----用电流测量（两个电流表）
D分析预期的现象与结论：如果通过的电流越大，灯泡越亮，则说明电功率的大小与电流有关。即：电压一定时，电流越大，电功率越大。
（2）方案的实施：进行实验，收集证据。（完成下表）
灯L1 灯L2
条件控制（电压关系）
亮度比较（亮、暗）
电流的大小比较（安）
（3）根据证据，得出结论：在电压相同的情况下，通过灯泡的电流越大，灯泡消耗的电功率越大。
2、演示实验：在电流相同的情况下，研究电功率的大小与电压的关系。
（1） 设计方案：
A给出实验器材，说明实验目的。（将两电流表换成两个电压表）
B分析电路以明确控制的变量：串联电路，电流相同。
C分析数据的测量：电压的大小----用电压表测量。（两个电压表，分别并联）
D分析预期的现象与结论：如果灯泡两端的电压越大者，越亮，则说明电功率的大小与电压有关。即：（电流相同时）电压越大者，电功率越大。
（2）方案的实施：进行实验，收集证据。（完成下表）
灯L1 灯L2
条件控制（电流关系）
亮度比较（亮、暗）
电压的大小比较（伏）
（3）根据证据，得出结论：在电流相同时，灯泡两端的电压越大，则电功率也越大。
问：如何用公式表达电功率的大小与电流、电压两者的关系呢？
学生思考，教师启发（路程与时间、速度间的表达式为例）。
(板书)三、电功率的计算公式及单位：
1、电功率=电压×电流
公式：P= UI
2、单位：1瓦=1伏×1安=1伏·安
问：电功率的计算公式P=W/t 与 P=UI有什么不同
学生思考表达，教师补充：
要求学生明确：P=W/T是定义式，不论何种形式的功，其功率的定义式是相同的。
P=UI是电流做功所消耗功率的特有形式。
问：如何利用电功率的这两条公式得出电功的计算公式？
（板书）四、电功：电流所做的功
1、计算式：W=Pt=UIt
2、单位： 焦耳；瓦·秒；伏·安·秒
电功的影响因素及公式的文字表达：
电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流、以及通电时间的乘积。
影响电功大小的因素：电流、电压与通电时间（成正比）。
（二）比较机械功、功率与电功与电功率，以澄清概念及公式：（投影）
物理量 类型 影响因素 公式 单位 物理量 类型 意义 概念 公式 单位
功 机械功 功率 机械功率
电功 电功率
（三）运用公式，进行计算：
（1）例题：将图3-63所示的灯泡（PZ220-25）接在220伏的电路上，通过灯泡的电流多大？这时灯泡的电阻有多大？如果改接在230伏的电路上，实际消耗的功率多大？
A、分析已知的量与需要求出的量
B、分析公式的选择
C、分析书写的步骤
教师示范板演，：（见P120，略）
（2）练习巩固：将两只标分别标有“6V，9W”和“9V，12W”字样的甲、乙两灯泡分别接在6伏的电源上工作1分钟。求：它们的电功率与电流所做的功各是多少？
学生独立完成，教师指导点评。
三、小结：
1、电功与电功率的概念与计算公式。
2、运用公式来计算电功或电功率时，一定要分析好已知的量与待求的量间的关系，寻找合适的公式，书写合理规范的步骤来求解。
四、布置作业：
第三课时
教学过程：
一、复习引入：
问：你家里每个月大约要用去多少电？
问：我们又是如何测量用电的多少呢？（电能表）
二、进行新课：
（一）电能的测量：
出示：电能表（或课件展示）
介绍：1、电能表又名千瓦时计，俗称电度表。是直接用来测量某段时间内电流做功的多少或者说消耗电能的多少。
2介绍有关数据及符号的含义：
（1） KW·h：表示电能表的计量单位为千瓦·时。又名“度”
2、 电能表
1、KW·h：表示电能表的计量单位为千瓦·时。又名“度”
要求学生尝试千瓦·时与焦耳间的换算:
1度（千瓦·时）=1千瓦×1小时=1000瓦×3600秒=3.6×106焦
(2)“220V，5（20）A”的含义：额定电压—220伏；额定电流---5安；最大允许通过的电流----20安。
（3）600R/ KW·h的含义：用去1千瓦·时（1度）的电，转盘会转动600圈。
（4）如何用电能表测出上月消耗电能的多少的方法：本月初的示数与上月初的示数之差。
问：我们能否通过转盘转动的圈数来推测用去电能的多少呢？请说出你的方法。
引导说明：如某一用电器工作时，转盘转动了50圈，则其消耗的电能为3.6×106焦×50/600
=3×105焦
问：有一台电风扇，因为铭牌被磨损，也看不清它的功率有多大。如何用电能表来粗测它的电功率。
学生思考，表达方案，教师引导、矫正、补充：
（1） 引导学生按下列要求设计实验：
A根据给出的器材分析写出原理（公式：P=W/t）（分析此题不能采用公式：P=UI的原因）
B明确需要测量的数据：（时间，电能表的读数----实验前与后的示数差或转盘的圈数）
C测量的工具：（电能表，秒表）。
D测得电风扇的功率约为：（略）
（2） 实施方案，收集数据，得出结论。
例题1：一千瓦的电能可以供给“PZ220—40W”的灯泡正常工作多少小时？
板书示范解题步骤：略
巩固练习：
李明家中的电器有：“220V，40W”的照明用灯泡5盏，200W的电冰箱一台，300W的台式电脑一台，40W的电视机一台,1500W的电饭煲一台。假如它们每天平均正常工作3小时。已知每度电价为0.8元.请你计算一下：李明家每月的电费约是多少 (每月按30天计)
例题2: 两个功率不同的普通照明用灯泡铭牌皆不清。你能否设法判断哪个功率大，哪个小？写出方案。
引导分析,罗列方法：
（1） 直接根据灯丝的粗细来判断：灯丝越粗者，额定功率越大。因为P=U2/R，U相同，越粗者R越小，所以P越大。
（2） 并联接入照明电路中，越亮时，额定功率越大。
（3） 伏安法：P=UI。
（4） 串联接入照明电路，越暗者，额定功率越大（建议：此方法作为拓展优生之用，不宜涉及过深）
作业本相关问题分析说明。
三、小结
四、作业布置：
第四课时
学生实验----测定小灯泡的功率
教学过程：
1、 复习巩固：
1、 电功率的影响因素有哪些？
2、 如何计算电功率？
二、进入实验
（一）明确目标，了解任务。
（二）进行实验，观察现象、收集数据
（三）表达交流。
（四）对几个问题的讨论：
1、 小灯泡在哪种情况下属于正常发光？
小灯泡两段的电压等于额定电压
2、 如果一再降低或提高，将会出现什么情形？
一再降低小灯泡两端的电压：电灯变暗；提高小灯泡两端的电压：电灯很亮，影响电灯泡的寿命，甚至会烧坏
3、 本实验中，滑动变阻器起什么作用？对滑动变阻器的操作有什么要求？
①保护电阻②调节灯泡两端的电压
4、 本实验中对电源电压有什么要求？
根据灯泡的额定电压来确定
5、 在这个实验中，总共做了3次实验，这样做的目的是为了求平均值，减小实验误差吗？
不是，是为了观察小灯泡在三种情况下的不同工作状态。
学生思考，表达后，教师补充完善，加以解释。
3、 小结：
1、 测量小灯泡功率的方法----伏安法。
2、 实验中的注意事项及可能失败的原因的解释。
3、 比较本实验与伏安法测电阻实验的异同点。
4、 作业：