电能的利用（4课时详案）

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课题 3.5.2电能的利用（第1课时） 课型 新课 课时 第1课时
教学目标 1、知识与技能：会判断利用电能时能的转化，理解电功率的概念。了解额定功率的含义，探究灯泡亮度跟电功率的关系。2、过程与方法：通过读图、讨论等方法，认识电器工作时能量形式的转化及电器的电功率。3、情感、态度、价值观：懂得要根据实际需要选择合适的功率，能看懂洗衣机等电器的铭牌，进一步认识学习科学这门课程的重要性。
重点 电功率的概念及额定功率的含义。
难点 探究灯泡亮度跟电功率的关系。
教学方法 读图、讨论等方法
教学准备 小灯泡、滑动变阻器等
板书设计
考点分析 考点分析：①知道电功、电功率的概念和单位。（考试要求a）②会用电功公式计算用电器消耗的电能（考试要求b）③会用电功率公式进行有关问题的简单计算（限于两个电阻）（考试要求b）④能理解额定功率、实际功率、额定电压、实际电压等概念及其关系。（考试要求a）⑤能读懂常用电器铭牌中的主要数据⑥实验：测定小灯泡的电功率。ⅰ会绘制实验电路图，将元件连接成实验电路。（考试要求b）ⅱ能测定小灯泡的额定功率和实际功率（考试要求b）ⅲ会记录和处理实验数据，得出实验结论。（考试要求b）
教 学 过 程
一、电功1电流所做的功叫做电功。用W表示。2.电流做功过程就是电能转化为其他形式能量的过程。☆『讨论』：（教材100页）电视机、排油烟机工作，以及应急灯充电时，电能分别转化为什么形式的能？答：电能可以转化为各种形式的能量。电视机：电能→光能、声能、内能；排油烟机：电能→机械能；应急灯（充电）：电能→化学能。二、电器的电功率1定义：电流单位时间内做的功叫做电功率。电功率用来描述电流做功的快慢。用P来表示。2.单位：国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦（W）。比瓦大的常用单位有千瓦（kW）3.额定电压和额定功率：⑴额定电压：用电器正常工作时的电压，用电器上标明的电压值就是额定电压。常用U额表示。⑵额定电流：用电器在额定电压下正常工作时的电流，即用电器正常工作时的功率。用电器上标明的电流值就是额定电流。常用I额表示。如家用白炽灯上标有“220伏40瓦”字样。当该灯正常工作时，它的功率是等于40瓦，正常工作时的电压等于220伏。⑶额定功率：用电器在额定电压下消耗的功率。用电器上标明的功率值就是其额定功率，常用P额表示。⑷实际电压：由于种种原因，用电器两端的电压常常不等于额定电压，此时的电压叫实际电压。⑸实际功率：当用电器的工作电压低于或高于它的额定电压时，用电器就不能正常工作。我们把加在用电器上实际电压所对应的功率叫做用电器的实际功率。注意：一个用电器其额定电压、额定功率是确定的，只有一个值；用电器的实际电压、实际功率是不确定的。有多个值。例：读图：如图所示的铭牌，你能读懂哪些内容？☆『读图』：（教材P101）从图中我们可以知道：该自动洗衣机的额定电压是220伏；额定洗涤/脱水容量是5.5千克；离心西额定输入功率是500瓦；波轮洗额定输入功率是390瓦；脱水额定输入功率是210瓦等等。注：输入功率――用电器消耗的总电功率。//输出功率――电动机（或发电机）输出的有用功率。提问：灯泡的额定功率60瓦表示什么意义？　　　――表示电流通过白炽灯1秒内做的功为60焦。◇ 『探究』：灯泡亮度与电功率的关系⑴假设：灯泡工作时的电功率越大，灯泡越亮。⑵检验方案：采用如图所示电路，电路中所用的三盏电灯额定电压相同（设计成并联电路）、额定功率不同（额定电压和额定功率可知）。比较它们在额定电压下工作时的亮度，在找出灯的亮度与功率的关系。⑶灯泡的亮度取决于实际消耗的电功率，实际消耗的功率越大，灯泡越亮。实际消耗的功率越小，灯泡越暗。（亮度反映实际功率的大小）◇『链接』：常用电器正常工作时的功率。空调：2千瓦；电视机、家用冰箱200瓦左右；电风扇：不到100瓦。课题3.5.2电能的利用（第2课时）课型新课课时第2课时教学目标1、知识与技能：理解电功率跟电流、电压的关系；掌握电功的概念，并能进行简单的计算；了解电能表是计量用电器所消耗电能的仪表，会读数，并会用电能表测量用电器的功率。2、过程与方法：利用控制变量法，探究电功率与电压、电流的关系；通过亲身实践来测量某用电器的功率。3、情感、态度、价值观：学会运用电功和电功率的计算公式进行有关计算，认识电能表及其作用。重点电功和电功率的计算。难点用电能表来测量用电器的功率。教学方法读图、讨论等方法教学准备小灯泡、电流表等板书设计考点分析考点分析：①知道电功、电功率的概念和单位。（考试要求a）②会用电功公式计算用电器消耗的电能（考试要求b）③会用电功率公式进行有关问题的简单计算（限于两个电阻）（考试要求b）④能理解额定功率、实际功率、额定电压、实际电压等概念及其关系。（考试要求a）⑤能读懂常用电器铭牌中的主要数据⑥实验：测定小灯泡的电功率。ⅰ会绘制实验电路图，将元件连接成实验电路。（考试要求b）ⅱ能测定小灯泡的额定功率和实际功率（考试要求b）ⅲ会记录和处理实验数据，得出实验结论。（考试要求b）教 学 过 程『引言』：电功率是描述电流做功快慢的物理量。电器工作时消耗的电功率跟哪些因素有关呢？探究电功率的大小与哪些物理量有关提出假设：电功率可能跟通过的电流大小有关；可能跟两端的电压有关。㈠研究电功率与电流的关系①实验方案：将两只灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同。比较通过灯泡的电流大小和亮度。（亮度反映实际功率的大小）②实验结果：在电压相等时，通过灯泡的电流越大，电功率越大，灯泡越亮。㈡研究电功率与电压的关系。①实验方案：将两只灯泡串联，目的是控制通过两者电流相同。比较两只灯泡两端的电压大小和亮度（亮度反映实际功率的大小）。②实验结果：在电流相等时，灯泡两端的电压越大，电功率越大，灯泡越亮。『归纳』：通过上述两个实验得出电功率的决定因素。实验中注意控制变量法的应用。二、电功率的计算1.电器消耗的电功率，等于通过这个电器的电流与这个电器两端电压的乘积。2.计算公式：用表示P表示电功率，U表示电压，I表示电流，则电功率的计算公式为：P＝UI（普遍适用）。由此可知，1瓦=1伏·安单位：瓦特　或　伏·安想一想：根据欧姆定律，还能够得到有关求P功率的计算公式有哪些？　　 由电功率的公式P＝UI和欧姆定律I= U /R 可推得：ⅠP＝U2/R Ⅱ P=I2R（这两个公式仅适应于纯电阻电路）公式P＝UI的变形公式：I＝P/U；U＝P/ I公式ⅠP＝U2/R的变形公式：R＝U2/ P；U=√PRⅡ P=I2R的变形公式：R= P/ I2 I=√P/R讨论：公式P＝W/t 与P＝UI有什么不同？答公式P＝W/t是功率的定义式，适用于一切功率的运算，不仅可以用来计算电功率，也可以用来计算机械功率。它反映了功率表示做功的快慢，即能量转化快慢的量度。而公式P＝UI仅适用于计算电功率，它反映了电功率的大小跟哪些因素有关。二、电功1概念：电流所做的功。实验探究――电流做功的大小由哪些因素决定？实验猜想――可能与U、I、t有关实验方法：通过改变电池的节数多少（改变U）、滑动变阻器的阻值（改变I）或通电时间（改变t）的长短，观察重物在各种情况下高度变化的大小。实验结论：电流做功的多少与电压、电流和通电时间都成正比。2.计算公式：由P＝W/t （W＝P t） 和P＝UI可以得到电功的计算式：W＝UIt　即：电流在某段电路上做的功，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。W＝UIt　 W＝P t P＝W/t；P＝UI根据欧姆定律可推导出：W＝I2Rt W=U2/Rt　（注：推导式在纯电阻电路中方可使用）◇『链接』：纯电阻电路是指电流通过该电路时，电能全部转化为内能的电路。若电能只有一部分转化为内能，这样的电路称为非纯电阻电路。如电动机电路。3单位：焦、伏·安·秒. 1焦=伏·安·秒□例题解析：1.一个电灯的电阻484欧，接在220V电源上使用，消耗了　6.0×104J的电能。求通电时间多长？通过它的电流是多大？例1：一盏标有”220V 100W”字样的电灯,它的电阻是多大？正常工作时通过灯丝的电流是多少？将它接到110伏的电路中,它的实际电功率是多大 (不考虑温度对电阻的影响)答案: R=U额2/P额=（220V）2/100W=484Ω正常工作电流I=P额/U额=100W/220V=0.45AP=U实2/R =(110V)2/484Ω=25W点拨：电灯发光时,电阻认为是不变的,因此,可以由灯泡额定电压U额 和额定功率 P额 ,先根据R=U额2/P额求出灯泡的电阻,然后利用P实=U实2/R 求出电灯的实际功率2一间教室内有四盏标有“PZ 220—100”字样的灯泡。问①每盏灯灯丝正常发光时，通过灯丝的电流是多少？灯丝的电阻是多少？②如果每天开灯5小时，问一个月（按30天计算）消耗电能多少度？③如果让其中的一盏灯接入380伏的电路后能正常工作，应串联一个多大的电阻？这个电阻的实际功率为多大？解析：首先要知道灯泡上字样“PZ 220—100”的含义：电灯的额定电压为220伏，额定功率为100瓦。根据这两个数据就不难求出每盏灯灯丝在正常发光时通过灯丝的电流和灯丝的电阻。答案：①由P＝UI知，通过灯丝的电流IL＝P/U=100瓦/220伏=5/11安≈0.45安。灯丝电阻：R L= U / I=220伏/5/11安=484欧。（或电灯发光时,电阻认为是不变的,因此,可以由灯泡额定电压U额 和额定功率P额 ,先根据R=U额2/P额求出灯泡的电阻,）②P=n P1=4×0.1 kW=0.4 kW W= P·t=0.4 kW×150 h=60 kW·h③应串联的电阻：UR=U′—U=380伏—220伏=160伏。IR＝IL＝5/11安，故R= UR/ IR=160伏/5/11安=352欧。；PR= UR×IR=160伏×5/11安=72.7瓦。『方法点拨』：电学中的4个主要物理量：电流、电压、电阻和电功率，只要知道了其中任何两个，就可以根据I= U /R、P＝UI、P＝U2/R 、 P=I2R求出另外两个。在解答电学综合题时，一定要注意公式中各物理量的对应性，即各个量是对同一段导体、同一时刻而言的，不要张冠李戴。2延伸：微波炉一开就“烧保险”，原因是什么？答：由I＝P/U知，家庭电路中的电功率越大，电路中的电流越大，因微波炉的电功率较大，故接入微波炉时电路中的电流大，易烧保险。3灯泡的亮度由实际功率决定的例：甲乙丙三盏白炽灯，规格分别为“220V、40W”“110V、40W”“36V、40W”，当它们均正常发光时，其亮度 （ ）A、甲灯最亮 B、乙灯最亮 C、丙灯最亮 D、三灯一样亮答案：D『思考』：.将额定电压相同、额定功率不同的两只灯泡并联接入家庭电路中时，哪只灯泡亮？如果将这两只灯泡串联接入家庭电路中时，谁亮一些呢？分析：由R＝U2/ P知，并联接入家庭电路，额定功率大的灯泡亮。灯泡的亮度取决于灯丝实际消耗的功率。灯泡的实际功率越大，灯越亮。因此要判断哪只灯泡更亮一些，应从灯泡实际消耗的功率方面入手考虑。在串联电路中，电流处处相等；由于额定功率小的灯泡灯丝电阻大；根据P=I2R串联时它的实际功率就大，所以额定功率小的灯泡亮一些。例：灯泡L1和L2分别标有“220V、60W”、“220V、100W”字样，如果把两灯并联后接在220V的电路中，灯 较亮；如果把两灯串联起来接在220V的电路中，灯 较亮。答案：L2；L1。例：一只“10V、5W”的甲灯和一只“6V、1．8W”的乙灯串联后接入电路中，两灯均能发光，比较它们的亮度(不考虑灯丝电阻随温度的变化)( )? A、甲灯亮些 B、乙灯亮些 ? C、两灯一样亮 D、无法确定答案：C点拨：灯泡亮暗取决于灯泡的实际功率，而不是额定功率。实际功率越大，灯泡越亮。要合理地利用P＝U2/R 、 P=I2R来分析问题。一般在研究串联电路中，由于两个电阻中的电流相等，常用P=I2R。即P=I2R一般用于电流相同的情况。在研究并联电路中，由于两个电阻两端电压相等，用P= U2/R更方便。即P= U2/R用于电压相同时比较功率较方便。4如果以额定功率为11瓦的节能灯代替额定功率为60瓦的白炽灯，既可可以省电，又能提高亮度。根据我国的使用实际，节能灯的额定电压应为______伏；在此条件下，假设每天开灯5h，采用上述措施每盏灯每月（以30天计）能节电____度。答案：220//7.35///解析：我国照明电路电压是220伏。要使节能灯正常工作，额定电压应为220伏；节约的电能W= △Pt=（60瓦—11瓦）×30×5 h=0.049KW×30×5 h=7.35KW·h=7.35度。◇ 『同步练习』：1. 把一个电阻值为12欧的小灯泡和电阻R并联在一电路中，灯泡正常发光，干路中的电流为2安；如果再把它们串联起来接在另一电路中，小灯泡的实际功率是它的额定功率的1/4，R两端的电压是1伏。求电阻R的阻值和小灯泡的额定电压。答案：；6V 2. 如图所示电路中，用电器R＝100欧，若要求用电器的功率在1瓦～2.25瓦的范围内变化，则（1）用电器两端的电压应在什么范围内变化？（2）选用的电源电压U至少应多大？（3）滑动变阻器R’的阻值范围至少应多大？答案：（1）10V～15V （2）15V （3） 3. 如图所示电路中，电源电压不变，灯的电阻不随温度变化。当开关S1、S2都闭合时，灯L正常发光，R1消耗的功率为36瓦；当开关S1、S2都断开时，灯L的功率为其额定功率的1/4，R2消耗的功率为2瓦；已知R1>R2，求灯L的额定功率。答案：24W4.一电动机线圈的电阻为1欧，线圈两端所加电压为2伏时，电流为0.8安。电动机正常工作。①在求电动机正常工作1min所消耗的电能时，有以下两种不同的解法：小明解：　W＝Uit=2伏×0.8A×60s=96J小华解：W＝I2Rt=（0.8A）2×1欧×60s=38.4J.你认为哪位同学做得对，请作出判断并说明理由。②求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少？答案：①小明对；因为电动机工作时电能没有全部转化为内能，大部分电能转化为机械能，所以电动机工作时电功大于电热（或电动机的电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律）②1分种内这台电动机所转化的机械能W′=W—W热=96焦—38.4焦=57.6焦。解析：电动机不是纯电阻用电器，因此计算消耗的电能时，只能用基本公式W＝Uit进行计算。5随着生活水平的提高，家用电器在日常生活中已不可缺少。小明家所有家用电器正常工作时的总功率为2200瓦。其中电热水壶的铭牌如下表所示，某一天在家里用电热水壶烧开水，电热水壶能正常工作。已知电热水壶的阻值不变。求：电热水壶的铭牌额定电压220伏频率50赫兹额定功率880瓦容积2升小明家所用熔断器的额定电流应等于或稍大于多少安？②这个电热水壶正常工作时的电阻为多少欧？③这个电热水壶正常工作600秒所消耗的电能为多少焦？④若电热水壶实际工作电压为110伏，电热水壶的实际功率为多大？解析：熔断器的额定电流应等于或稍大于电路中的总电流，根据功率公式P＝UI可计算出电路中的总电流I总= P总/ U；根据用电器的额定功率和额定电压可得R= U2/ P；由于用电器正常工作，所以实际功率等于额定功率，消耗的电能为电流做的功W =Pt；电热水器的实际功率为实际电压下的功率，根据P实＝U实2/R可计算得到。解：①根据P＝UI得，I总= P总/ U=2200瓦/220伏=10安。熔断器的额定电流等于或稍大于10安。②已知电热水壶的额定功率P额=880瓦，根据P实＝U实2/R=得，R壶= U实2/P实=（220伏）2/880瓦=55欧。③根据P＝W/t知，W壶＝P壶 t=880瓦×600s=5.28×105焦④根据P实＝U实2/R=（110伏）2/55欧=220瓦。点评：解答此类题关键是正确选择和灵活运用P＝UI、P＝U2/R和P=I2R等公式。3.5.2电能的利用（第3课时）电功率主题专题复习［教学设想］电功率和电能一样是电学中重要的物理量，而不少学生在理解时经常混淆这两个物理量，复习时应重在理解，可与电能做比较，注意概念之间的联系和区别。而测量小灯泡的电功率是电学中重要的实验之一，所涉及的动手能力与实验操作能力也是学生的薄弱环节，复习时要着重关注。［教学目标］1、理解电功率概念，理解电功率和电压、电流之间的关系，并能进行简单的计算；2、能区分用电器的额定功率和实际功率；3、理解测量小灯泡电功率的方法，能根据测量电功率的实验需要，正确选择器材、设计电路和确定实验步骤； ［教学方法］多媒体辅助教学［课前准备］多媒体课件、实验器材、课堂练习题 [教学过程]一、组织教学二、引入课题：《电功率》专题复习三、学习内容（一）基本概念的复习1、电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量；2、电功率的定义为用电器单位时间内所消耗的电能。电功率等于电流与电压的乘积，公式P=W/t=UI，单位是瓦特（W）；3、用欧姆定律还可以导出另外的两道公式P= U2/R和P=I2R（此二式适用于纯电阻电路）；4、额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时的电功率；对于同一个用电器来说，额定功率只有一个，实际功率可以有多个。5、测定小灯泡额定功率实验中,需要的器材有电源、电灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干；实验电路图：（二）区分额定功率与实际功率；用电器正常工作时的功率就是额定功率，也就是铭牌上标有的数值，由于各种原因用电器实际工作的功率往往不是铭牌上的功率即实际功率。对于此类问题解题应该抓住关键点，即应抓住用电器在额定状态和实际状态下电阻不变来解题。（假使电阻不随温度而变化）例1：如图所示，从灯泡的铭牌可知甲灯的额定电压为 ，额定功率为 。乙灯的额定电压为 ，额定功率为 。正常发光时通过甲灯的电流为 ，通过乙灯的电流为 （保留小数点后2位）。甲灯电阻为 ，乙灯电阻为 ，甲灯灯丝比乙灯灯丝 （填“粗”或“细”）。答案：220V；25W；220V；100W；0.11A；0.45A；1936Ω；484Ω；细。例2：一盏标有”220V 100W”字样的电灯,它的电阻是多大？正常工作时通过灯丝的电流是多少？将它接到110伏的电路中,它的实际电功率是多大 (不考虑温度对电阻的影响)答案: R=U额2/P额=（220V）2/100W=484Ω正常工作电流I=P额/U额=100W/220V=0.45AP=U实2/R =(110V)2/484Ω=25W例3：如图所示，当滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表示数 ，电压表示数 ，灯泡的功率 （填“变大”或“不变”或“变小”），灯泡亮度 （填“变亮”或“变暗”）。 答案：变大；变大；变大；变亮解析：灯泡的亮度由实际功率决定的例4：甲乙丙三盏白炽灯，规格分别为“220V、40W”“110V、40W”“36V、40W”，当它们均正常发光时，其亮度 （ ）A、甲灯最亮 B、乙灯最亮 C、丙灯最亮 D、三灯一样亮答案：D例5：小明做作业时，发现电灯忽明忽暗，原因可能是：（ ）A、灯泡的实际电压发生了改变B、灯泡的额定功率发生了改变C、灯泡的额定电压发生了改变D、灯泡烧坏了答案：A解析:在很多电学题中,要先设法求出用电器的电阻,然后利用有关条件解题。没有特别说明的情况下，电灯发光时,电阻认为是不变的,因此,可以由灯泡额定电压U额 和额定功率 P额 ,先根据R=U额2/P额求出灯泡的电阻,然后利用P实=U实2/R 求出电灯的实际功率（三）灵活应用公式进行电功率计算；例6：灯泡L1和L2分别标有“220V、60W”、“220V、100W”字样，如果把两灯并联后接在220V的电路中，灯 较亮；如果把两灯串联起来接在220V的电路中，灯 较亮。答案：L2；L1。例7：一只“10V、5W”的甲灯和一只“6V、1．8W”的乙灯串联后接入电路中，两灯均能发光，比较它们的亮度(不考虑灯丝电阻随温度的变化)( )? A、甲灯亮些 B、乙灯亮些 ? C、两灯一样亮 D、无法确定答案：C解析：一般在研究串联电路中，由于两个电阻中的电流相等，常用P=I2R。在研究并联电路中，由于两个电阻两端电压相等，用P= U2/R更方便。(四)灵活运用串并联电路电学物理量的比例关系解题串 联并 联总 功 率比 例例8：把两盏电灯串联在电路中，如果它们两端的电压之比为2：3，则通过它们的电流之比为 ，它们的电功率之比为 。答案：1：1；2：3例9：标有“6V 6W”、“6V 1.5W”的两盏灯并联在某电源上，设灯丝电阻不变，则两灯的实际电压之比是 ，实际电流之比是 ，实际功率之比是 。答案：1：1；4：1；4：1例10：额定功率相等的两盏灯，它们的额定电压之比是1：2，将它们串联在电路中，它们消耗的功率之比为 。答案：1：4例11：已知R121世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网