15.1 电能表与电功（教学课件）-【上好课】九年级物理下册同步高效课堂（苏科版）

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十五章 电能表与电功 电热水器、电视机、计算机、电冰箱、空调…… 各种各样的家用电器已成为人们生活中不可缺少的伴侣 . 尽管它们的结构、功能有极大差异， 但它们工作时都要消耗电能， 并且都会有电能转化为内能 . 说明 视频资源 免责声明 致老师、同学 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约90MB. 本ppt共有44张、2段视频，可根据需要选择点播. 本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. ①演示实验——《探究电功与电压和电流的关系》 ②课堂总结——《电能 电功》 ppt中的部分视频来源于媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 导入新课 第一节 电能表与电功 想一想 电费的多少表明什么？电费的多少与哪些因素有关？ 学习目标 1 知道电能表的用途、了解电能表一些技术参数的含义。 2 知道电功的概念，会用电功的公式进行相关问题的分析与计算。 电 能 表 第一节 电能表与电功 一 一、电能表 1. 电能表 （1）电能表：测量电路消耗电能多少的仪表叫作电能表。 （2）认识电能表：目前，常用的家用电能表是电子式电能表，有些是机械式电能表，如图所示。 机械式电能表 电子式电能表 （3）电子式电能表的技术参数（以如图所示的电能表分析） 电压：220 V 电流规格：10（20）A 频率：50 Hz 电能表常数：2500 imp/（kW·h） 一、电能表 其主要技术参数的含义如下： ①“电压”表示电能表适用的额定电压。 ②“电流规格”中，“10A”表示基本电流，它是确定电能表有关特性的电流值；“（20）A”是电能表能满足测量准确要求，且能长期正常运行的最大电流值。 ③“电能表常数”为“2500 imp /（kW·h）”，表示每消耗 1kW·h电能，电能表指示灯闪烁2500次。 额定电压是指用电器正常工作时的电压. 一、电能表 （4）机械式电能表的技术参数 电能表的铭牌 电能的单位为千瓦时 “10（20）A”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A。电能表工作时的电流不能超过额定最大电流。 “220V”表示该电能表正常工作电压为220伏. “3000r/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW · h时的电能，电能表上的转盘转过3000转。 “50Hz”指这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用. 一、电能表 （6）电能表的读数 电子式电能表的示数如图所示。连续用电一段时间后，电能表的示数会变化。在实际生活中，供电部门一般仅记录电能表示数的整数部分，并按前后两次记录的数据之差计算电费。 电能表当前的示数为 15372.76 kW·h。 （5）电能表的计量单位 电能表的计量单位是千瓦时，符号为 kW·h. 1 kW·h＝ 3.6×106J 在数值上等于功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能. 一、电能表 ①电能表计数器上前后两次的示数之差就是用电器在这段时间内消耗的电能： W=W后-W前 （7）通过电能表求用电器消耗电能的方法 甲 乙 例如，小华家今年一月新安装了电能表，安装时电能表的示数为0。九月初的读数如图甲所示，九月末读数如图乙所示，从安装本电能表到九月初她家共用了_______度的电能，九月份她家共用______度电能。 从安装电能表到九月初她家共用1120.9度的电能。 这个月用电量为 W=1282.9kW·h-1120.9kW·h =162kW·h=162度 162 1120.9 一、电能表 ②测出一定时间内电能表上转盘的转数，再算出电能值。此种方法的关键是要明确电能表转1转时消耗的电能值。 例如，一电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，将某用电器单独接在该表上。当用电器工作4min后，电能表转盘转过60r，求该用电器消耗的电能。 电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，表示用电器消耗1 kW·h的电能，转盘转动1200圈。当电能表转盘转过60r时，消耗的电能 W＝ =0.05 kW·h 一、电能表 【例题1】如图所示是小明家的电能表，电能表的示数为______kW·h，此时小明家接入了大功率的用电器，小明站在电能表前观察指示灯闪烁了800次，那么电能表的示数应为______kW·h。 图中电能表的示数为9866.8kW·h. 从电能表的参数可知，电路中的用电器消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，现在它闪烁了800次，消耗的电能为 0.5kW·h，故电能表的示数为 9866.8kW·h+0.5kW·h=9867.3kW·h 9866.8 9867.3 一、电能表 【例题2】小明发现家里的电能表没有转动的铝盘，取而代之的是脉冲信号灯，用电时脉冲灯闪烁，示数由液晶板显示，按键可以切换显示的内容，图甲中显示的是截至上个月末电能表记录的总电量，为__________，切换回当前总电量后如图乙所示，则本月小明家已用电 _______度，脉冲灯闪烁___________次。 由图甲得出上月末电能表的示数为20236.31kW∙h，由图乙得出当前电能表的示数为20246.31kW∙h，则本月小明家已用电 20236.31kW∙h-20246.31kW∙h=10 kW∙h 1200imp/kW∙h表示电路中用电器每消耗1kW∙h的电能，电能表的脉冲灯闪烁1200次，则当月脉冲灯闪烁的次数 n＝1200imp/kW∙h×10kW∙h＝12000imp 20236.31kW∙h 10 一、电能表 12000 电 功 第一节 电能表与电功 二 二、电功 1. 电流做功的实质 我们知道：家里的用电器工作时，电能表的示数会发生变化，这说明用电器消耗了电能，即电能转化成了其他形式的能量。 各类用电器是如何将电能转化为其他形式的能呢？ 电流做的功=消耗的电能 （1）探究电流做功的实质 事例分析一：电风扇运转时，电流通过电动机使其转动，该过程电风扇消耗了电能，把电能转化成了其他形式的能（机械能、内能等）。 我们知道，做功的过程总伴随着能量转化，电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能。 事例分析二：烧水为例分析 对电水壶里的水加热，水温度升高，如果水增加了105焦耳的内能，则一定消耗了105焦耳的电能，在这过程中，电流做功105焦耳。 电流做功105J= 消耗了105J的电能 其他的一些事例： 白炽灯通电后，电能转化为内能进而转化为光能，供人们照明；电视机通电后，电能主要转化为光能和声能；手机充电器通电后，电能主要转化为化学能等. 二、电功 （2）总结：电流做功的实质 ①电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。 ②对电功的理解 各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为其他形式的能。电功的大小可以用来量度用电器消耗的电能的多少。 二、电功 2. 电功定义： 电流所做的功叫作电功。用字母W表示。 3. 物理意义：是表示电能转化为其他形式能的多少的物理量。 4. 电功大小： 研究表明：电流所做的功与电压、电流、通电时间成正比。 （1）定义式 物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。 W=UIt 国际单位：焦耳（J）， 1J=1V·1A·1S 常用单位：千瓦时（kW·h） 1kw·h=3.6×106J 二、电功 由W＝UIt 和欧姆定律 可得: （2）电功的推导公式 ①电功的推导公式只适用于纯电阻电路； 而定义式W＝UIt 是普遍适用的公式。 ②利用电功公式及其变形公式计算时，要注意各物理量的同一性和同时性。 W＝I2Rt 二、电功 【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关? 【猜想与假设】 电流做功的多少可能与电流有关；可能与电压有关；可能与通电时间有关。 下面我们通过实验探究“影响电功大小的因素”。 【设计实验】实验中用到的方法： ①控制变量法：保持电流、通电时间一定，探究电功与电压的关系；保持电压、通电时间一定，探究电功与电流的关系。 ②转化法：比较电灯的亮度判断电功的大小：小灯越亮，电流做功越多。 三、探究“影响电功大小的因素” 【进行实验】 （1）探究电功与电压的关系 ①如图所示，将两个电阻不等的白炽灯泡串联在电路中。闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电压表的示数。 ②实验记录 现象：两个白炽灯泡串联在电路中，L1灯更亮，其两端的电压也大。 灯泡 电压（V） 发光情况 L1 2.0 亮 L2 1.0 暗 三、探究“影响电功大小的因素” （2）探究电功与电流的关系 ①如图所示，将这两个灯泡并联在电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电流表的示数。 ②实验记录 现象：两个灯泡并联在电路中，乙灯更亮，通过的电流也大。 灯泡 电流（A） 发光情况 L1 0.26 亮 L2 0.6 暗 三、探究“影响电功大小的因素” 【分析论证】 （1）两个灯泡串联时，通过灯泡的电流相等。因此，电压越高，电流做的功越多，灯泡就越亮。 （2）两个灯泡并联时，灯泡两端的电压相等。因此，电流越大，用流做的功越多，灯泡就越亮。 实验结论 进一步实验可得出： 电流所做的功与电压、电流、通电时间成正比. 三、探究“影响电功大小的因素” 视频讲解——《探究电功与电压和电流的关系》 三、探究“影响电功大小的因素” 【例题3】在图所示的电路中，已知R1=5Ω，R2=15Ω。闭合开关后，电流表的示数为0.6A。求： （1）电源电压； （2）通电100s，整个电路消耗的电能。 （1）电路为两个定值电阻的并联电路，电流表测R1的电流，根据并联电路电压的特点，电阻R1两端电压等于电源电压，即 U=I1RI=0.6A×5Ω=3V （2）电阻R2所在支路电流为 I2= U/R2=3V/15Ω=0.2A 根据并联电路电流的特点 I=I1+I2=0.6A+0.2A=0.8A 通电100s，整个电路消耗的电能 W=UIt=3V×0.8A×100s=240J 三、探究“影响电功大小的因素” 【例题4】如图，在“比较两个灯泡的亮暗”活动中，应选取两个电阻 _______（选填“相同”或“不同”）的灯泡L1和L2，相同时间内电流做功的多少可以通过比较________________，这种研究方法是________，得到的结论是________。支持这一结论的现象是________。 灯泡的亮度 不同 由电路图可知，两灯并联。比较灯的亮度的影响因素时，为使通过两灯的电流不同，应选取阻值不同的两个灯泡进行实验。 相同时间内电流做功的多少可通过比较灯泡的亮度来判断，研究方法是转换法。 实验中两灯泡并联，电压相等，观察到电阻小的灯泡更亮。根据此现象得到的结论是：在电压相同时，电流越大，相同时间内电流做功越多。支持这一结论的现象是电阻小的灯泡更亮。 转换法 见解析 电阻小的灯泡更亮 三、探究“影响电功大小的因素” 【例题5】在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，如图是进行该探究的电路之一。 （1）可以根据_____________比较相同时间内电流做功的多少； （2）由如图所示电路，可探究电流做功多少与_______的关系； （3）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是_____________________. 电压表示数大的灯泡更亮 灯泡亮暗程度 电压 三、探究“影响电功大小的因素” （1）灯泡将电能转化为光能和热能，故可以根据灯泡的亮暗程度来比较相同时间内电流做功的多少。 （2）由电路图可知，两灯泡串联，流过灯泡的电流与通电时间均相等，故可探究电流做功多少与电压的关系。 （3）因灯泡两端的实际电压越大，灯泡的实际功率越大，故可知支持该结论的实验现象是电压表示数大的灯泡更亮。 三、探究“影响电功大小的因素” 课堂总结 第一节 电能表与电功 三 课堂总结（1） （1）电能表：用来测量电路消耗电能多少的仪表。 （2）电能表的参数： ①计量单位：千瓦时（kW·h），俗称度。 ②额定电压: 220V； ③电流规格：例如“10（20）A”表示基本电流为10A， 最大电流20A。 ④电能表常数：例如“1600imp/kW·h”或“3200r/kW·h”。 （3）测量电能：电能表表盘上前后两次示数之差即消耗的电能。 （1）电功：电流所做的功。计算：W=UIt （2）单位：国际单位是焦耳（J） 1J=1V×1A×1s 常用单位是千瓦时（kW·h） 1kw·h=3.6×106J （3）电功的推导公式：W = t W＝I2Rt 电 功 电能表与电功 电能表 课堂总结（2） 实践与练习 第一节 电能表与电功 四 实践与练习 1. 关于电功，有下列三种说法： ①用电器通电的时间越长，电流做的功越多； ② 通过用电器的电流越大，电流做的功越多； ③ 用电器两端的电压越高，电流做的功越多。 请分析上述说法各自成立的条件。 本题中只有在控制电流、电压不变时，说法①才成立； 在控制电压、时间不变时，说话②才成立； 在控制电流、时间不变时，说法③才成立。 实践与练习 2. 小明家的电能表，2月底的示数为 ，3月底的示数为 。若按每千瓦时0.52元计算，则小明家3月份应交电费多少元?他家3月份消耗的电能是多少焦? 2 1 3 8 2 2 1 7 8 2 小明家3月份消耗的电能 W=（2178.2-2138.2）kW·h=40 kW·h 电费 0.52元/（kW·h）×40kW·h=20.8元 3月份消耗的电能 W=40 kW·h=3.6×106J×40 =1.44×108J 1kw·h=3.6×106J 实践与练习 3. 将额定电压为220V的电暖器接入家庭电路中。先将电暖器的调温旋钮调到高温挡，若此时通过电暖器的电流为7.27A，则在15min内电流将做多少功?若将调温旋钮调到低温挡，此时通过电暖器的电流为2.73A，则在15min内电流将做多少功?该电暖器在这30min内一共消耗多少电能? W1= UI1t= 220V×7.27A×15×60S= 1.44 ×106J W2= UI2t= 220V×2.73A×15×60S= 5.4 ×105J W= W1+W2=1.44×106J +5.4×105J= 1.98 ×106J 综合提升训练 第一节 电能表与电功 五 综合提升训练 1．关于电功，下列说法正确的是（　　） A．电流通过电灯做功时，电能只转化为光能 B．电能只有转化为机械能才算电流做功 C．通过导体的电流越大，电流做的功一定越多 D．电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 A．电流通过电灯做功时，电能转化为光能和内能，故A错误； B．电能转化内能、光能、化学能，都叫电流做功，故B错误； C．通过导体电流做的功与导体两端的电压、电流和通电时间都有关，故C错误； D．电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能转化为多少其它的能，故D正确。 故选D。 D 综合提升训练 2. 有一只节能灯接在220V的家庭电路中，通过它的电流为100mA，计算这只灯使用2h消耗多少度电？ I=100mA=0.1 A t=2h=7200s W = UIt = 220V×0.1A×7200S = 1.584×105J = 0.044 kW·h 这只节能灯工作2h消耗的电能是0.044 kW·h，即0.044 度。 1kw·h=3.6×106J 综合提升训练 3．对于不同电路里的两个用电器，下列说法中正确的是（ ） A. 用电器中电流越大，通电时间越长，电流做的功就一定越多 B. 在相等的时间里，用电器中的电流越大，电流做的功就一定越多 C. 在相等的时间里，用电器两端的电压越大，电流做的功就一定越多 D. 消耗的电能越多，电流做的功一定越多 根据电功公式W=UIt可知，电功的大小和电流、电压、通电时间三个因素有关，只知道其中两个因素，无法确定功的多少，所以ABC错误； 电流做功的过程是把电能转化成其它形式的能的过程，消耗的电能越多，电流做功就越多。 D 选项D正确。 综合提升训练 4．电子式电能表表盘上标有“3000imp/( kw·h)”字样，将某用电器单独接在该表上工作20min，电能表指示灯闪烁了300次，该用电器在上述时间内消耗的电能为_____ kw·h，该电能表在工作时本身_____（填“消耗”或“不消耗”）电能。 该用电器在20min内消耗的电能： W=300×（1/3000） kW·h=0.1 kw·h 电能表自身要工作，电子式电能表会闪烁，因此消耗少量的电能。 0.1 消耗 综合提升训练 5. 如图所示，电源电压恒定不变，定值电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关，电流表A的示数为0.5A，A1的示数为0.3A，则电源电压为____V，定值电阻R2在1min内消耗的电能为____J。 由电路图可知，S闭合，R1、R2并联，电流表Al测电阻R1的支路电流，电流表A测干路电流。因并联电路中各支路两端电压相等且等于电源电压，所以电源电压为U=U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V 因并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，所以通过电阻R2的电流为I2=IA-I1=0.5A-0.3A=0.2A R2在1min内消耗的电能为 W=UI2t=3V×0.2A×60s=36J  3  36 综合提升训练 6. 小明在验证“电功与电流的关系”活动中。 （1）图中两只灯泡的连接方式是______ 联，它们工作时的电阻要________ （选填“相同”或“不同”）； （2）小明正确操作，验证了实验的结论，支持该结论的实验现象是____________； 不可以 （3）移动滑动变阻器的滑片改变了灯泡两端的电压，_______（选填“可以”或“不可以”）进一步验证“电功与电压的关系” 灯泡亮的电流表示数大(或“电流表示数大的灯泡亮”、 “灯泡亮的电流大”） 不同 并 综合提升训练 （1）由图示可知，两个灯泡是相互独立的，互不影响，它们是并联关系，并联时电压相等，要想让电流不相等，就要选用不同的电阻的灯泡。 （2）通过灯泡的电流越大，与灯泡串联的电流表的示数就越大，电流通过小灯泡做的功越多，小灯泡的实际功率就越大，灯泡就越亮。 （3）研究电流做功与电压的关系时，应控制电流和通电时间相同，由图可知：调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，也改变了灯泡中的电流，所以不能研究电流做功与电压关系。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$