电功
【教学目标】
1.知道做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
2.通过探究,知道电流做功与电流、电压的大小及通电时间的长短有关系。
【教学重难点】
重点:电功的意义,电功的计算。
难点:实验探究电流做功与电流、电压的大小及通电时间的长短的关系。
【教学准备】
多媒体、学生电源一台、电流表、电压表及开关各一个、导线若干、秒表、相同的小马达两个、细线两根(每根约1m)、重物一个。
【教学过程】
一、导入新课
提出问题:假如现在生活中没有了电,生活会怎样?
通过学生的回答电的重要性,从而引入课题。
二、新课教学
(一)电流做功
1.演示
(1)将一粉笔头静止从高处释放,使其自由下落。
(2)用手拉着一个用线系着的钩码,使钩码上升。
2.提出问题
(1)这两个现象中有没有做功?各是哪个力在做功?
(2)做功过程中有没有能的转化?各是什么能转化为什么能?
得出结论:做功的过程就是能量转化的过程。做功的多少可以表示能量转化的多少。
3.展示“观察与实验”电流做功
(1)提出问题:闭合开关,通电一段时间,观察砝码高度是否变化?
(2)总结:有了电流,电动机就可以提起砝码,在电动机提起砝码的过程中,砝码的重力势能增加,是电流在做功,电能转化为机械能。电流做的功叫电功,电功的多少就是消耗电能的多少。
4.思考:生活中还有哪些用电器能把电能转化为内能或机械能?
(二)影响电流做功多少的因素
1.提出问题,进行猜想与假设
让学生说出猜想结果和依据,然后通过几个例子进一步肯定学生的猜想:
一个手电筒和一台21寸彩电工作时电流差不多,工作相同的时间,哪个消耗的电能多?电流通过哪个用电器做的功多?
家庭中,一盏电灯和一台空调工作相同的时间,电流通过哪个用电器做的功多?
为什么我们提倡人走灯灭,夏季把空调的设定温度调高一些?
引导学生说出电流做功可能与电压、电流及通电时间有关。
2.设计实验
提出问题:
(1)探究过程中应采用什么实验方法?
(2)如何衡量电流做功的多少?
(3)按照你的思路,你需要哪些实验器材?要使不同的用电器电流相同而电压不同,应怎样连接用电器?要使不同的用电器电压相同而电流不同,应怎样连接用电器?
通过交流与讨论使学生认识到应当用控制变量法进行实验,可通过用电器工作时得到的内能、机械能的多少判断电流做功的多少。要使不同的用电器电流相同而电压不同,可将不同的用电器串联起来;要使不同的用电器电压相同而电流不同,可将不同的用电器并联起来。
根据图14-2-1,砝码被提升得越高,电流做功越多。保持相同的通电时间,分别用不同大小的电压、电流将砝码提起,看看电流做功多少跟电压、电流的关系。
引导学生设计实验步骤和实验记录表格。最后表格确定如下:
实验次数 电压/V 电流/A 砝码重/N 通电时间/s 砝码被提升的高度/m
1
2
3
4
5
6
3.进行实验
师生合作完成演示实验(学生设计电路图,连接电路,教师进行指导,特别要求学生注意两电表量程的选择。实验按以下步骤进行:
(1)在不改变电压和电流的条件下,改变时间,探究电功与时间的关系。
(2)在电流和通电时间不变的条件下,改变电压,探究电功与电压的关系。
(3)在电压和通电时间不变的条件下,改变电流,探究电功与电流的关系。
4.分析与论证
组织学生讨论表格中的数据,得出结论:
(1)在电流电压一定,通电时间越长,砝码升高越高,表明电流做功越多。
(2)在电流及通电时间一定时,电压越大,砝码升高越高,表明电流做功越多。
(3)在电压及通电时间一定时,电流越大,砝码升高越高,表明电流做功越多。
(三)电功的公式
精确试验数据表明:电流做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电功等于电压、电流和通电时间的成绩。即
W=UIt
强调各物理量的单位:U伏,I安,t秒,W焦。
1J=1V·A·s=1N·m
课堂练习:一玩具小风扇的电动机两端所加的电压是1.5V,通过电动机的电流是0.5A.则通电1min电流做功是多少?
三、课堂小结
(一)你学到了哪些知识?
(二)你学会了哪些方法?
【作业布置】
1.小明的书桌上有一盏台灯,正常使用时通过灯丝的电流为150mA,他每晚要在灯下面学习30min,那么每晚流经台灯的电流做多少功?
2.阻值分别是4Ω和6Ω的两个电阻,并联在4V的电路上时,通电1min,通过每只电阻的电流做的功分别是多少?串联在4V的电路上,通电1min,通过每只电阻的电流做的功分别是多少?
【板书设计】
(一)电流做的功叫电功,电功的多少就是消耗电能的多少
(二)电流做功与哪些因素有关
1.电压和电流相同的条件下,通电时间越长,电流做功越多。
2.电压与通电时间相同的条件下,电流越大,电流做功越多。
3.电流与通电时间相同的条件下,电压越大,电流做功越多。
(三)电功的公式:W=UIt
电功的国际单位:焦耳,J 1J=1V·A·s
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