第30课时 电能 电功率
1．电能
(1)电功的概念：电流所做的功叫__电功____。通过电流做功实现电能和其他形式能的转化。电功的多少跟该段电路两端的__电压____、流过的__电流____和通电__时间____成正比。
(2)电功计算公式：W＝__UIt____＝__Pt____(适用于所有各种电路)。纯电阻电路W＝I2Rt＝U2t/R。
电功单位：__焦耳____(J)。常用单位：度(kW·h)。1度＝1kW·h＝__3.6×106____J。
(3)测量电功用__电能____表。
(4)电能的转化：电能可以转化为机械能、内能等其他形式的能量，电流通过导体时会产生__热____效应、化学效应和磁效应。电流通过导体时产生的热量可用公式__Q＝I2Rt____(焦耳定律)计算。
2．电功率
(1)电功率的概念。表示电流做功__快慢____。电流在单位时间内所做的功叫电功率。
(2)电功率计算公式：P＝__UI__＝__W/t__(适用于各种用电器)。纯电阻用电器P＝I2R＝U2/R。
电功率单位：__瓦特____(W)。常用单位：千瓦(kW)。
(3)额定功率和实际功率。
额定功率：用电器在__额定电压____下的功率。实际功率：用电器接入电路时实际工作时的功率。实际功率可大于、等于或小于额定功率。
用电器铭牌上一般标有额定电压、额定功率、电流频率等信息，尽量让用电器在__额定____电压下工作。
3．实验：测定小灯泡的额定功率
(1)原理：__P＝UI____。要测量的量是通过用电器的__电流____和两端的__电压____。
(2)电路图(请画在框中)。
(3)实验步骤。
a．按图连接电路，连接导线时开关应__断开____。
b．闭合开关前将滑动变阻器滑片移到阻值__最大处____。
c．闭合开关，调节滑片位置，当电压表示数等于小灯泡额定电压时读出电流表示数，记入表格。
d．移动变阻器滑片，当电压表读数低于、高于额定电压1/5时，读出电流表示数，记入表格。
e．分析数据。当小灯泡电压低于额定电压时，灯较暗，电功率低于额定功率。当小灯泡电压高于额定电压时，灯较亮，电功率高于额定功率。
数据记录表格：
实际次数
电压(V)
电流(A)
电功率(W)
1
2
3
(4)错误及故障分析。
①常见错误有：元件接错，如将电流表并联、电压表串联；电压表并联在变阻器两端，变阻器接线柱接错，导致不能改变阻值等。
②常见故障有：连接线断开或接触不良，灯泡灯丝已经断掉，变阻器滑片接触不良等；短路或元件已经损坏。
在实验中还要关注电路的动态分析讨论，如变阻器滑片移动时，两电表示数如何变化，各部分电功率如何变化，电压表接在变阻器两端时示数又如何变化等等。
③测定额定电功率只要在额定电压下测一次，多次测量求平均值是不正确的。
4．焦耳定律
(1)焦耳定律是定量说明电流通过导体时，电能转换为__热能____的规律。焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟__电流的平方____成正比，跟__导体的电阻____成正比，跟__通电时间____成正比。
(2)焦耳定律公式：__Q＝I2Rt____。
5．电热器
利用电流的__热效应____而制成的发热设备。
组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。
【例1】 小金在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏。
(1)按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是______________。
(2)故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向__________(填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为2.5伏。
(3)小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是__________瓦。该图像不是直线，主要原因是_________________________________________。
考查要求：电路故障分析；会用滑动变阻器调节电路中电流大小；额定功率计算和伏安特性曲线判断。
解题指导：(1)“发现小灯泡不亮、电流表指针不动”只能是由断路引起，本题中灯泡和电流表同时被短路没有可能，而“电压表指针有明显的偏转”告诉我们断路的位置在与电压表并联的电路处，答案是小灯泡断路。
(2)“电压表的示数如图乙”时电压是2.2伏，为了达到额定电压2.5伏，需要减小变阻器电阻，答案是向B处移动。
(3)从图像可以看出当“额定电压2.5伏”时，电流为0.2安，则可计算出小灯泡的额定功率是0.5瓦。电压电流图像是一条曲线，说明灯丝电阻随着电压的变化而改变了，但究其本质是因为当电压升高时，灯丝的温度升高，从而导致其电阻发生了改变。答案是灯丝电阻随温度升高而增大。
【例2】 在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，其原理如图甲所示：放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值随压力变化的关系如图乙所示。已知电源电压为12V，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于2.4V时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能。g取10N/kg。试问：
甲 乙
(1)当物品随传送带匀速运动时，物品__________(填“受”或“不受”)摩擦力。
(2)当检测区上没有物品时，电压表的示数为2V，R0的阻值为多少？
(3)当压敏电阻的电功率最大时，电路中的电流为多少？此时在检测区上物品的质量是多少？
(4)电路中的电池使用一段时间后，电源电压会降低，能通过检测区物品的最小质量将__________(填“增大”或“减小”)。
考查要求：考查摩擦力产生条件、串联电路分析计算能力；知识与实际结合、综合分析能力。属于较难题。
解题指导：本题通过压敏电阻将力学与电学联系起来。
(1)产生摩擦力的条件是：两物体之间有压力，接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势。当物品随传送带匀速运动时，物体与传送带相对静止，没有相对运动的趋势，物体不受摩擦力。
(2)当检测区上没有物品时，压力为0。由图乙可知R＝100Ω，此时电压表的示数为2V，R两端的电压UR＝U－U0＝12V－2V＝10V，电路中的电流I＝＝＝0.1A，则R0＝＝＝20Ω。
(3)R的电功率P＝(U－U0)I＝(U－IR0)I＝12I－20I2 。利用求极值公式，可知当I＝0.3A时，P有最大值。
由图乙可知对应的压力 F＝40N，则物品的质量m＝＝＝＝4kg。
(4)根据串联电路的特点，当电源电压变小时，要使R0两端电压大于2.4V，R两端电压要更小，即R更小，则R需要受到更大的压力，物体质量越大，所以能通过检测区物体的最小质量将增大。
答案：(1)不受 (2)20Ω (3)0.3A 4kg (4)增大。
【例3】 实验桌上有两个完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质量相等、初温相同的煤油，完全相同的温度计，烧瓶内还分别装有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值为5Ω的电阻丝R2。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。
小新的主要实验过程如下：
①将电阻箱、电流表及如图所示的装置甲等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值调为5Ω。
②闭合开关，同时按下停表开始计时，记录电流表的示数为0.3A，通电时间为2min时，停止计时，记录此时温度计的示数为40℃，断开开关。
③用如图所示的装置乙替换电路中的装置甲，将电阻箱的阻值调为10Ω，闭合开关，同时按下停表开始计时，观察电流表示数仍为0.3A，当温度计示数为40℃时，停止计时，读出通电时间5min，记录数据，断开开关。
于是小新认为“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。请根据以上叙述回答下列问题：
(1)小新实验过程中存在的问题：________________________________。
(2)请你针对小新实验过程存在的问题，写出改进措施：________。
考查要求：了解焦耳定律的内容；知道运用控制变量法探究焦耳定律的实验过程；会对实验方案的合理性作出评价。
解题指导：探究某一变量对实验结果的影响时要排除其他对实验有影响的因素，否则可导致实验结果的错误。小新的设计中通电时间不同，会导致实验结果的不准确。
答案：(1)没有控制时间一定 (2)将甲乙串联在电路中，保持电流和通电时间都相等，加热一段时间，观察两支温度计示数。这样还可减少多次连接电路引起的实验误差。
课件23张PPT。第30课时 电能 电功率1．电能
(1)电功的概念：电流所做的功叫______。通过电流做功实现电能和其他形式能的转化。电功的多少跟该段电路两端的______、流过的______和通电______成正比。
(2)电功计算公式：W＝______＝______(适用于所有各种电路)。纯电阻电路W＝I2Rt＝U2t/R。
电功单位：________(J)。常用单位：度(kW·h)。1度＝1kW·h＝__________J。电功电压电流时间UItPt焦耳3.6×106(3)测量电功用______表。
(4)电能的转化：电能可以转化为机械能、内能等其他形式的能量，电流通过导体时会产生______效应、化学效应和磁效应。电流通过导体时产生的热量可用公式__________(焦耳定律)计算。
2．电功率
(1)电功率的概念。表示电流做功______。电流在单位时间内所做的功叫电功率。
(2)电功率计算公式：P＝______＝________(适用于各种用电器)。纯电阻用电器P＝I2R＝U2/R。
电功率单位：__________(W)。常用单位：千瓦(kW)。电能热Q＝I2Rt快慢UIW/t瓦特(3)额定功率和实际功率。
额定功率：用电器在____________下的功率。实际功率：用电器接入电路时实际工作时的功率。实际功率可大于、等于或小于额定功率。
用电器铭牌上一般标有额定电压、额定功率、电流频率等信息，尽量让用电器在_______电压下工作。额定电压额定3．实验：测定小灯泡的额定功率
(1)原理：_________。要测量的量是通过用电器的_________和两端的_________。
(2)电路图(请画在框中)。P＝UI电流电压(3)实验步骤。
a．按图连接电路，连接导线时开关应________。
b．闭合开关前将滑动变阻器滑片移到阻值______。
c．闭合开关，调节滑片位置，当电压表示数等于小灯泡额定电压时读出电流表示数，记入表格。
d．移动变阻器滑片，当电压表读数低于、高于额定电压1/5时，读出电流表示数，记入表格。
e．分析数据。当小灯泡电压低于额定电压时，灯较暗，电功率低于额定功率。当小灯泡电压高于额定电压时，灯较亮，电功率高于额定功率。断开最大处数据记录表格：
(4)错误及故障分析。
①常见错误有：元件接错，如将电流表并联、电压表串联；电压表并联在变阻器两端，变阻器接线柱接错，导致不能改变阻值等。
②常见故障有：连接线断开或接触不良，灯泡灯丝已经断掉，变阻器滑片接触不良等；短路或元件已经损坏。
在实验中还要关注电路的动态分析讨论，如变阻器滑片移动时，两电表示数如何变化，各部分电功率如何变化，电压表接在变阻器两端时示数又如何变化等等。
③测定额定电功率只要在额定电压下测一次，多次测量求平均值是不正确的。4．焦耳定律
(1)焦耳定律是定量说明电流通过导体时，电能转换为________的规律。焦耳定律内容：电流通过导体产生的热量跟_____________成正比，跟____________成正比，跟____________成正比。
(2)焦耳定律公式：____________。热能电流的平方导体的电阻通电时间Q＝I2Rt5．电热器
利用电流的________而制成的发热设备。
组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
优点：清洁卫生没有污染、热效率高、方便控制和调节温度。热效应【例1】 小金在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏。(1)按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是______________。
(2)故障排除后重新闭合开关，移动滑动变阻器滑片P到某一位置时，电压表的示数如图乙，若要测量小灯泡的额定功率，应将图甲中滑片P向__________(填“A”或“B”)端移动，使电压表的示数为2.5伏。
(3)小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的图像。根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是__________瓦。该图像不是直线，主要原因是_________________________。考查要求：电路故障分析；会用滑动变阻器调节电路中电流大小；额定功率计算和伏安特性曲线判断。
解题指导：(1)“发现小灯泡不亮、电流表指针不动”只能是由断路引起，本题中灯泡和电流表同时被短路没有可能，而“电压表指针有明显的偏转”告诉我们断路的位置在与电压表并联的电路处，答案是小灯泡断路。
(2)“电压表的示数如图乙”时电压是2.2伏，为了达到额定电压2.5伏，需要减小变阻器电阻，答案是向B处移动。(3)从图像可以看出当“额定电压2.5伏”时，电流为0.2安，则可计算出小灯泡的额定功率是0.5瓦。电压电流图像是一条曲线，说明灯丝电阻随着电压的变化而改变了，但究其本质是因为当电压升高时，灯丝的温度升高，从而导致其电阻发生了改变。答案是灯丝电阻随温度升高而增大。【例2】 在课外活动中，同学们设计了一种物品自动筛选器，可将质量小于一定标准的物品自动剔除，其原理如图甲所示：放在水平轻质传送带上的物品，经过装有压敏电阻R的检测区时，使R的阻值发生变化，其阻值随压力变化的关系如图乙所示。已知电源电压为12V，R0为定值电阻，当电路中电压表示数小于2.4V时，机械装置启动，将质量不达标的物品推出传送带，实现自动筛选功能。g取10N/kg。试问：
甲 乙
(1)当物品随传送带匀速运动时，物品__________(填“受”或“不受”)摩擦力。
(2)当检测区上没有物品时，电压表的示数为2V，R0的阻值为多少？
(3)当压敏电阻的电功率最大时，电路中的电流为多少？此时在检测区上物品的质量是多少？
(4)电路中的电池使用一段时间后，电源电压会降低，能通过检测区物品的最小质量将__________(填“增大”或“减小”)。
考查要求：考查摩擦力产生条件、串联电路分析计算能力；知识与实际结合、综合分析能力。属于较难题。解题指导：本题通过压敏电阻将力学与电学联系起来。
(1)产生摩擦力的条件是：两物体之间有压力，接触面粗糙、有相对运动或相对运动趋势。当物品随传送带匀速运动时，物体与传送带相对静止，没有相对运动的趋势，物体不受摩擦力。(3)R的电功率P＝(U－U0)I＝(U－IR0)I＝12I－20I2 。利用求极值公式，可知当I＝0.3A时，P有最大值。
(4)根据串联电路的特点，当电源电压变小时，要使R0两端电压大于2.4V，R两端电压要更小，即R更小，则R需要受到更大的压力，物体质量越大，所以能通过检测区物体的最小质量将增大。
答案：(1)不受 (2)20Ω (3)0.3A 4kg (4)增大。
【例3】 实验桌上有两个
完全相同的烧瓶，烧瓶内装有质
量相等、初温相同的煤油，完全
相同的温度计，烧瓶内还分别装
有阻值为10Ω的电阻丝R1和阻值
为5Ω的电阻丝R2。实验桌上还有满足实验要求的电源、电阻箱和开关各一个，电流表和停表各一块，导线若干。小新利用上述实验器材证明“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。小新的主要实验过程如下：
①将电阻箱、电流表及如图所示的装置甲等电路元件串联接入电路中，将电阻箱的阻值调为5Ω。
②闭合开关，同时按下停表开始计时，记录电流表的示数为0.3A，通电时间为2min时，停止计时，记录此时温度计的示数为40℃，断开开关。
③用如图所示的装置乙替换电路中的装置甲，将电阻箱的阻值调为10Ω，闭合开关，同时按下停表开始计时，观察电流表示数仍为0.3A，当温度计示数为40℃时，停止计时，读出通电时间5min，记录数据，断开开关。于是小新认为“电流通过电阻产生的热量跟电阻阻值大小有关”。请根据以上叙述回答下列问题：
(1)小新实验过程中存在的问题：_____________。
(2)请你针对小新实验过程存在的问题，写出改进措施：________。考查要求：了解焦耳定律的内容；知道运用控制变量法探究焦耳定律的实验过程；会对实验方案的合理性作出评价。
解题指导：探究某一变量对实验结果的影响时要排除其他对实验有影响的因素，否则可导致实验结果的错误。小新的设计中通电时间不同，会导致实验结果的不准确。
答案：(1)没有控制时间一定 (2)将甲乙串联在电路中，保持电流和通电时间都相等，加热一段时间，观察两支温度计示数。这样还可减少多次连接电路引起的实验误差。
