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电功率 教案
【教学结构】
一、电功
电功、电功率、电热是本章书的重要概念，也是学生学习的难点，教学过程中必须给以足够的重视。
1.复习电场力做功：W=Uq，U为电场中两点间电势差，在电路中即为导体两端电压，q为电量，电路中为流过导体截面电量。
2.电功：电流做的功简称电功。导体两端加上电压，导体内建立电场，在电场力作用下自由电子定向移动，形成电流，电场力做功，又说成电流做功。
W=UIt，电流在一段电路上所做的功，跟这段电路两端电压、电路中的电流强度和通电时间成正比。
3.电流做功，把电能转化为其它形式的能
(1)电流通过纯电阻（电灯，电炉子等）电路做功，把电能转化为内能。
(2)电流通过电解液做功，把电能转化为化学能。
(3)电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能。
二、电功率
1.定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率，用p表示电功率则 ，p的单位：瓦特W，U：伏特V I：安培A。
2.物理意义：电功率表示电流做功的快慢，亦为单位时间电流做的功。灯越亮电功率越大。
3.额定电压：用电器安全正常工作的最大电压。日常照明灯泡额定电均为220V，机床上用的灯泡额定电压为36V。
额定功率：用电器安全正常工作的最大功率。照明灯泡上标有220V 60W，60W即为额定电功率。额定电功率是根据用电器自身结构而决定的。
4.注意区别额定功率和实际功率。
实验：把“220V 30W”和“220V 100W”的灯泡并联在220V电路上和串联后接入220V电路上，观察灯泡发光情况，并接在220V电路上时，两个灯的电压都是额定电压，电功率均为额定功率，100W的灯比30W的灯亮很多，串联后接在220V电路上，观察到的现象是两个灯都不如并联时亮，且30W灯比100W灯亮，由此可知：①两个灯的电功率都不是额定功率，都小于额定功率，应称为实际消耗功率，②额定功率大的灯实际消耗功率不一定大，应由灯两端实际电压和流过灯的实际电流决定。
三、焦耳定律
1.定义：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比
即：Q=I2Rt
单位：Q：焦耳J I：安培A R：欧姆 t秒s
2.纯电阻电路 电路中只含有纯电阻元件，电动W=UIt=Q
∵U=IR∴Q=I2Rt=，注意：此关系只适用纯电阻电路。
电流通过纯电阻电路做功，把电能转化为内能，而产生热量，电功又称为电热。
3.含有电动机的电路，不是纯电阻电路。电功W=UIt
电流通过电动机做功，把电能一部分转化为内能，绝大部分转化为机械能。
电动机线圈有电阻R，电流通过而产生热，Q=I2Rt不等于UIt，而只是UIt的一部分。原因是对于非纯电阻U≠IR且U>IR。
转化为机械能部分：UIt－I2Rt=转化的机械能 即电动机输出的机械能。
实际需要更多的是：发热功率：I2R 转化为机械能功率UI－I2R，目前是我们计算电动输出机械功率的唯一方法。
4.含有电解液的电路：电流做功把电能转化为化学能
电流做功可把电能转化为内能、机械能、化学能等，只有把电能转化为内能的电功叫电热，转化其它形式能均不能称为电热。
【课余思考】
1.写出在纯电阻电路中计算电功、电功率的公式。写出发热功率公式。21世纪教育网
2.焦耳定律计算的Q，就是电功对吗？为什么？
3.电动机输出的机械功、机械功率如何计算？
【解题点要】
例一.一条电阻丝加上电压U后，经t s后放出热量为Q，若得电阻丝截成等长的三段并且关联在一起，再加上电压U，需经多长时间放出热量仍为Q？
解：电阻丝是纯电阻，计算热量三个公式都适用，结合题目给定的条件，电压不变，使用，Q=，计算方便。
设电阻丝电阻为R，Q=，截成等三段，每段电阻为R，并联后电阻为，则Q=。
例二.用6600V和用220V两种电压输电，若输送功率相同，输电线的长短，粗细和电阻率都相同，用低压输电与用高压输电，在输电线上损失的功率之比是（ ）
A 1：900 B 900：1 C 1：30 D 30：1
解：输电线是纯电阻，在输电线上损失的功率是发热功率，P损=I2R
输送电流强度由输送功率和输送电压决定，设输送功率为P，高压输电时电流为 I高=P／6600，低压输电时电流为I低=P／220，由于输送电线长短，粗细和电阻率都相同，它们输电阻相同，都为R，则
应选B
解答本题时必须注意输送电流I，输送电压U应是输电线上电压与用电器上电压之和，故此输送电流的正确计算成为解答此种类型题的关键之一。
例三.A、B、C三个电阻的U—I图象如图1所示，若三个电阻加相同电压，则 的功率最大，若三个电阻通过相同的电流强度，则 的功率最大。
解：第一空的解答：对于纯电阻，，可在电压一定的情况下，电功率跟电阻成反比，电阻最小的电功率最大，而电阻的确定要依据图象决定，斜率最小的图象所表示的电阻越小，所以RA>RB>RC，电阻C的电功率最大。
第二个空的解答：P=I2R，三个电阻通过电流相等，电功率与电阻成正比，电阻大，功率大，电阻A的电功率最大。
例四.一台直流电动机的额定电压为U，额定功率是P，电动机内电枢导线的电阻为R，那么它正常工作时的电流强度是（ ）
A、等于U／R B、等于P／U C、大于U／R D、大于P／U
解：含电动机电路不是纯电阻电路，U>IR，所以A，C选项不正确，电动机的额定功率P是电动机的输出的机械功率，而电路给电动机的输入功率P′=IU，所以I=，选项B不正确。因为P′－P热=P，且I=，所以选项D是正确的。
在含电动机的电路中，电路给电动机输入功率P′，电动机输出机械功率P，电动机的发热功率P热是三个关键，概念，必须搞清楚，P′=IU，P热=I2R，它们之间的关系是P=P′－I2R。
例五.一台电阻为2的电动机，接在110V电路中工作时，通过电动机的电流强度为10A，求这台电动机消耗的电功率，发热功率，转化成机械功率，电动机的效率。
解：电动机消耗电功率即电路输入给电动机的功率 P′=IU=10×110=1100W。
发热功率：P热=I2R=102×2=200W[来源:21世纪教育网]
转化成机械功率：P=P′－P热=1100－200=900W
机械效率：η=
【同步练习】
1.一台电动机输出功率是10KW，这表明这台电动机正常工作时（ ）
A.每秒钟消耗电能10KW
B.每秒钟对外做功10KW[来源:21世纪教育网]
C.每秒钟对外做功10J
D.每秒钟对外做功1000J
2.额定电压为U，额定功率为P的电灯，接在电压为U′（U′A.U′P／U B.UP／U′ C.(U′／U)2P D.(U／U′)2P
3.风力发电机的风轮旋转时扫过的面积为S，当地风速为υ，如果该发电机把通过风轮的风的部分动能转化为电能，设风能的利用率为η，空气的密度为p，则风力发电机的功率为（ ）
A.pSυ 3η／2 B.pSυ2η／2 C.pSυ3／2η D.pSυ2η／4
4.一只“220V 100W”电灯，220V、100W分别表示电压和电功率的 值，它的电阻为 ，正常工作时的电流强度为 A，若电阻不变接入110V的电路中，则实际电流为 A，实际功率为 W，一般只要该灯泡未损坏，它的额定电压，电流，功率是 （填会或不会）改变。
5.如图2所示为用直流电动机提升重物的装置，重物m=50kg，电源电压为U=110V不变，不计各种摩擦，当电动机以υ=0.9m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I=5A，试求电动机电枢线圈电阻R。
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【参考答案】
1.D 2.C 3.A 4.额定 484 0.45 0.227 25 不会 5.4.4
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第三节、电功率
一、教学目标
1．掌握电功率的概念和公式，知道电功率的单位。
2．理解额定功率的概念、会区公额定功率和实际功率。
3．能利用电功率的知识解决简单的问题。
二、重点、难点分析
1．重点是使学生掌握电功率的概念、公式及其应用。
2．难点是实际功率的概念。
三、教具
1．引入实验。
自制并联电路的示教板一块，标有“220V40W”和“220V100W”的灯泡各一只。
2．演示额定功率和实际功率。
标有“3．8V”的小灯泡一只，演示用电流表和电压表各一只，滑动变阻器、低压电源各一只；投影幻灯、投影片等。
3．标有额定电压和额定功率的各种用电器若干。[来源:21世纪教育网]
四、主要教学过程
（一）引入新课
复习提问：
电功的计算公式什么？公式中各字母代表的物理量是什么？
电流做功的实质是什么？请举出几个电流做功的实例。
演示：如图9-2-1所示：
（1）闭合开关S1，问观察到什么现象？请用学过的电功知识加以解释。
明确：S1闭合时灯L1发光，是电流通过L1做功，把电能转化为内能、光能。
（2）同时闭合S1、S2，问观察到什么现象？用学过的电功知识加以解释。
明确：灯L2比L1亮，因为电流通过L2比L1做功多，把较多的电能转化为内能、光能。
（3）先设问：电流做功多，灯是否一定亮呢？让学生思考。
演示：开关S1，S2先闭合瞬时，然后断开S2，让L1继续发光，经过一段时间再问，电流通过哪盏灯做功多？
明确：电流做功多的灯泡不一定就亮，说明让亮度不是由电功决定的，那么灯的亮度是由什么决定的呢？为此，今天我们学习一个新的物理量——电功率。[来源:21世纪教育网]
（二）教学过程设计
1．电功率：
（1）明确：电流在单位时间所做的功叫做电功率。
即：电功率=.
若用字母P表示电率，那么，上述关系可以表示为：P=。
又因为W=Uit,
所以 电功率P=
明确：P=UI
上式表明：电功率等于电压与电流的乘积。
讨论：①当I一定时，P跟U成正比；当U一定时，P跟I成正比。
②公式P=UI为我们提供了一种测定电功率的方法。
(2)结合公式P=UI说明,式中U的单位为伏,I的单位为安,P的单位就是瓦,符号W.1瓦=焦/秒=1伏·安。
电功率的单位还有千瓦,符号为kW。
讲述电功的单位千瓦时（kWh）是怎么得出的,推导千瓦时跟焦之间的关系。
(3)学生观察图9-2-1,实验中，灯、的规格：标有“PZ 220-40”，标有“PZ 220-100”，指明的功率=40瓦，的功率=100瓦，引导学生讨论其物理意义，并解释灯的亮度的问题。21世纪教育网
明确：电功率是用来表示电流做功快慢的物理量，灯的亮度是由用电器的电功率决定的。
2．额定功率：
（1）结合灯、的规格讲述什么是额定电压、额定功率，及“PZ”的含义。
学生观察各用电器铭牌上标出的额定电压功率的值，以便对这两个概念形成具体的观念。
最后明确：用电器正常工作时的电压叫做额定电压：用电器在额定电压下的功率叫额定功率，在用电器的铭牌上，一般都标明了额定电压和额定功率。
过渡：通常我们说这个灯泡的电功率是40瓦，那个电烙铁的电功率是60瓦，并没有明确地指明电压，在不同的电压下，同一个用电器的电功率总是一样大吗？
（2）演示：图9-2-2所示实验。
观察灯泡L两端的电压为3.0伏、3.8伏和4.5伏时，通过灯泡的电流和灯泡的亮度。并算出每次灯泡的电功率。
继续增大灯泡两端的电压，观察灯丝被烧断的现象。
用投影幻灯打出实验记录表：
实验数据记录表
实验次数 灯包两端的电压（伏） 通过灯泡的电流（安） 灯泡实际消耗的功率（瓦） 灯泡的]亮度
1 3．0
2 3．8
3 4．5
讨论：
电功率的大小是由什么决定的？
用电器实际消耗的功率跟加在它两端的电压有什么关系？
灯泡的亮度是由什么决定的？
怎样才能使灯泡既能充分发挥作用，又不致影响使用寿命？21世纪教育网
在学生讨论的基础上明确：额定功率是指用电器在额定电压下的功率，但由于加在用电器两端的实际电压常常不等于额定电压，所以用电器实际消耗的功率就不等于额定功率，而灯泡的亮度是由它实际消耗的功率决定的。
小结：实际功率与额定功率的关系
从前面的实际数据中可以看出：
当＜时：＜；当＞时：＞；当=时：=，用电器正常工作。
（三）课堂小结
巩固练习：
1．以下说法中正确的是（ ）
A千瓦时是电功率的单位； B电流做功越多，灯泡越亮；21世纪教育网
C电流做功越快，电流做功越多； D电功率是描述电流做功快慢的物理量；
2．标有“PZ220-40”字样的灯泡，接在家庭电路中，通电5小时，电流做了多少千瓦时的功？消耗多少电能？
五、说明
1．本课的引入利用一个演示实验，目的是通过联系实际，设置悬念来激发学生的学习兴趣，在处理时，要注意讲解的前后关系和演示的层次性。
2．如图9-2-3的实验，有条件的学校可按书上介绍的灯泡规格来做，其好处是可见度好，它所用的实验器材为：调压变压器，演示用交流电流表，演示用交流电压表，“36V40W”灯泡一只，实验电路如图9-2-3。
3．本课有两个学生易错易混的问题：一是电功和电功率；二是额定功率和实际功率，这是在处理教材和讲解时要特别注意的。
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