15.1 电能表与电功 第2课时 学案

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第2课时 电能表与电功（二）
预习目标
1．经历探究影响电流做功因素的过程，学会用控制变量法进行实验探究，理解影响电流做功多少的因素．
2．理解电流做功的计算公式，初步学会应用电功公式W＝UIt进行简单的计算，培养理论联系实际的学习习惯．
教材导读
一、探究影响电流做功多少的因素
认真阅读教材P3～P5“电功”的内容，并观察教材中图15－3和图15－4，完成下列填空．
1．提出问题
电流做功的多少可能与哪些因素有关？
2．猜想与假设
(1)我们知道，将一盏规格为2.5 V的小电灯，接在一节干电池与接在两节干电池两端相比，在后一种情况下小电灯更亮．同时，根据欧姆定律可知，当小电灯两端电压变大时，通过小电灯的电流变大．由此猜想：电流做功的多少可能与_______、_______有关．
(2)我们还有这样的生活经验：用电热壶对水加热，通电时间越长，消耗电能越多．由此我们知道，电流做功的多少还与_______有关．
3．设计实验
(1)实验中如何反映电流做功的多少？
电流看不见，摸不着，所以电流做功比较抽象．教材P3最后一个自然段，根据电流做功的实质，设计的思路是：电灯是电能转化为内能并进而转化为光能的装置，在相同时间内电流所做的功越多，电灯产生的内能就越多，电灯就越_______（亮／暗）．因此，可根据观察电灯的_______，来比较相同时间内电流所做的功的多少，物理学中把这种方法叫做_______法．
(2)鉴于影响电流做功的因素较多，实验时应注意控制_______，本实验应选两个阻值_______（相同／不同）的电灯接入同一个电路中，
①在探究电流做功多少与电灯两端电压的关系时，应保持_______、_______相同，故可采用将两个阻值不同的电灯_______（串联／并联）在同一电路中的方法，如教材中图15－3所示，其电路图如图_______（甲／乙）所示．
②在探究“电流做功多少与通过电灯电流的关系”时，应保持_______、_______相同，故可采用将两个阻值不同的电阻_______（串联／并联）在同一电路中的方法，如教材中图所示，其电路图如图_______（甲／乙）所示．
4．实验器材：电源、开关1只、两只_______表、两只_______表、两只规格_______（相同／不同）的小电灯、滑动变阻器、导线若干．
5．进行实验与实验数据记录
下表是李明同学按上述设计进行实验，记录的实验数据．
6．分析与论证
(1)两个电灯串联，通过它们的_______相同，由实验发现，灯L2两端的电压较_______（大／小），灯L2较_______（亮／暗），说明在_______、_______相同时，_______大的电灯中电流做的功多．
(2)两个电灯并联，它们两端的_______相同，由实验发现，灯L2中的电流较_______（大／小），灯L1较_______（亮／暗），说明在_______、_______相同时，_______大的电灯的电流做的功多．
结论：电流做功的多少与_______大小、_______大小及_______都有关，_______越大、_______越大及_______越长，电流做的功越多．
7．进一步的实验探究，还可以得到下面的结论：某段电路中的电功，与这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电的时间成_______比．
二、电功的计算公式
1．电功的计算公式为W＝_______，它是计算电功普遍适用的公式，对于任何类型的用电器（或电路）都适用．
2．电功的单位与电能的单位相同，都是_______简称_______，符号为_______．1J＝1V·A·s．其物理意义是，当某用电器两端的电压为1V，通过用电器的电流为1A，则在1s内电流对该用电器做了_______的功．
三、电功计算公式的应用
阅读教材P5“例题”，注意读题、审题，按照示范的解题格式去解题，并注意统一单位，即在解题时要将原来电能表的示数单位_______换算为电功的国际单位_______．
例题精讲
例1 下列关于电功的叙述中，正确的是 （ ）
A．用电器的电阻越大，电流通过它时做功越多
B．用电器两端电压越高，电流做功一定越多
C．用电器中的电流与通电时间的乘积越大，电流做功越多
D．用电器两端的电压越高，通过的电流越大，通电时间越长，电流做功越多
提示：电功的大小取决于U、I、t三个量的大小，其中一个或两个相关量较大时，电流做功不一定多，所以A、B、C三个选项被排除，而D选项中，U、I、t都较大，当然电流做功较多．
解答：D
点评：对电功计算公式W＝UIt的正确理解是解答本题的前提．
例2　一把电烙铁接在220 V的电路中，通过的电流是350 mA，求通电th消耗了多少电能？
提示：只需求出th的电功，就可知道所消耗的电能．由电功的公式得：W＝UIt＝220V×0.35 A×3 600 s＝2.772×105 J．
解答：2.772×105 J
点评：运用电功公式进行计算时，要注意单位统一．
例3　使用一盏调光灯，在1 min内灯丝两端的电压从200 V降到100 V，通过它的电流由2.5 A降到0.15 A，此过程中，灯丝消耗的电能是1800 J，则电流通过灯丝所做的功为( 　)
A．900 J 　　　 B．1800 J 　　　 C．1950 J 　　　 D．3 000 J
提示：因为电流做功的实质是电能转化为其他形式能的过程，电流做了多少功，就消耗了多少电能，同时也就有多少电能转化为其他形式的能．所以本题应选B．
解答：B
点评：本题应正确理解电流做功的实质，不能被题目中多余的条件所干扰．
例4　手机、数码相机等常用充电电池作为电源．如图所示是某手机电池的铭牌，观察可知，该电池的电压是_______V，它充足电后所储存的电能是_______J．
提示：充电电池充电后，储存的电能可由电池容量计算出来．由图可知，该充电池的容量是750 mA h，其意思是如果电池以750 mA的电流放电，可以连续工作1 h，则该电池存储的电能W＝UIt＝3.6 V×0.75 A×3600 s＝9720 J．
解答：3.6 9720
点评：本题考查了同学们从手机电池的铭牌中获取信息来分析解决问题的能力，是中考发展的方向．电池电压在铭牌上很容易找到，而第二个填空的问题，需要找到“mA h”这个突破口才能够解决．另外，在计算电能时，要注意统一单位，即电流单位换算成A，时间单位换算成s．
例5 为了探究“电流做功与电压大小和电流大小的关系”，某同学特别设计了如图所示的两个实验，图甲采用串联电路，在通电时间相同的情况下，探究电流做功与电压大小的关系．
(1)实验采用_______的研究方法，实验的设计是根据电流的_______效应．当R1 >R2，在通电时间相同时，通过观察两玻璃管内_______变化的大小和电压表的读数，我们可以推测，在通电时间相同、通过电流相等的情况下，_______越大，电流做功越多．
(2)该同学要继续探究在通电时间相同时，电流做功与电流大小的关系，他使用的器材如图乙所示，电阻丝、煤油与原来的相同．请根据这个目的，用笔画线代替导线，将图乙中的实物连线补充完整．
提示：(1)本题利用“控制变量法”来探究电流做功与电压大小和电流大小的关系；电流做功使电能转化为煤油的内能，煤油温度就会升高，其体积就会膨胀．
(2)要想探究“电流做功与电流大小的关系”，必须使R1和R2两端的电压相同，而电流不同，故采用并联．
解答：(1)控制变量 热　煤油液面　导体两端的电压
(2)如图丙所示
点评：电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关．在探究与其中一个因素的关系时，应采用控制变量法，利用控制变量法可以方便地得出电功与这个因素的关系，如第(1)小题得出电功与电压的关系．
热身练习
1．晚上学习时与我们相伴的台灯正常工作时通过的电流是0.2 A，如果我们学习了3h，台灯消耗了_______J的电能．
2．如图所示是一顶太阳能风扇凉帽，凉帽的顶部装有一个太阳能电池板，
帽檐装有一个小型电风扇．电池板在太阳光的照射下，将_______能转
化为电能，驱动电风扇工作．电风扇工作时的电压为1.2 V，电流为
50 mA，若电风扇正常工作了1h，电流做功为_______J．
3．某手机上使用的锂电池标有“3.6 V 900 mA h”，其中“900 mA h”表示该电池的容量，则充满电后，这种电池可储存的电能是_______J．如正常使用该手机时平均电流为10 mA，则充满电后，这个手机电池能使用_______天．
4．如图所示是“探究影响电流做功因素”的实验．
(1)实验中，甲、乙两个灯泡的电阻是_______（相同／不同）的．通过观察小灯泡的_______来比较相同时间内小灯泡中电流做功的多少．
(2)图(a)探究的是电功的大小与_______的大小关系．
(3)实验(b)可得出的结论是__________________________________________．
5．（选做题）某品牌双桶洗衣机的部分技术数据如下表所示．
(1)把洗衣机洗涤时从正转→停→反转→停叫做完成一次周期性变化，那么该洗衣机洗涤时完成一次周期性变化所消耗电能为多少焦耳？
(2)该洗衣机洗涤7 min后再脱水2 min，一共所消耗的电能为多少焦耳？
参考答案
1．475200 2．太阳 216 3．11664 3.75　 4．(1)不同　亮度 (2)电压 (3)在电流和通电时问相同时，电压越大，电流做的功越多　5．(1)6 600 J　(2)60 720J
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