15.2 电功率 课件- 2024-2025学年苏科版物理九年级下册

第二节 电功率 第15章 电功和电热 知识回顾与思考 电能表的作用： 测量用电器在一定时间内消耗的电能 不同用电器工作时，消耗电能快慢有区别吗？ 消耗电能的快慢即 的快慢 让它们单独工作，观察电能表盘转动快慢（即消耗电能的快慢）！ 电流做功 如何比较电流做功的快慢呢？ 电流做功快慢的比较方法 工作相同时间，比较电能表的转动圈数多少 转动圈数相同时，比较工作的时间长短 如果转动的圈数和工作的时间都不一样呢？ ③ 比较单位时间转动圈数的多少，即比较单位时间电流做功的多少 类比法 力做功快慢 功率：表示物体做功快慢的物理量 功率越大，做功越快，功率越小，做功越慢 P = 物体所做的功 做功所用的时间 单位时间物体做功的多少 定义：电功与时间之比 公式： 电功率(P)：描述电流做功的快慢 P = 电功 电流做功所用的时间 （在数值上等于单位时间内电流所做的功） 单位：瓦特(瓦) 符号：W 常用单位：千瓦(kW)、毫瓦(mW) 电功率越大 电流做功越快 单位时间内消耗的电能越多 电功率 1kW = 103 W 1W = 103 mW 1 W = 1 J/s 物理意义：电流在1s内做功1J时，功率为1W 物理量 单位① 单位② 关系 功率P 瓦/W 千瓦/kW 1 kW = 1000 W 时间t 秒/s 时/h 1 h = 3600 s 电功W 焦耳/J 千瓦时/kW·h 1 kW·h = 1000 W × 3600 s = 3.6×106 J P × t = W 对比 P = P = UI 公式推导 公式： W =UIt P = P = I2R W =I2Rt P = P = W =t 通用 纯电阻电路 常见用电器的电功率 家用空调 (约1200W) 电视机 (约100W) 手电筒 (约0.5W) 电饭锅 (约800W) 台灯 (约20W) 手机 (约5W) 热水壶 (约1500W) 电风扇 (约40W) 随堂小练 用电器铭牌 理想状态 额定电压（U额） 正常工作时的电压 额定功率（P额） 额定电压下工作的功率 实际电压 实际工作时的电压，U实表示 实际功率 实际电压下工作的功率，P实表示 实际状态 额定电流（I额） 额定电压下工作的电流 “PZ220V 40W”： 额定电压：220V 额定功率（额定电压下）：40W “220V 1280W”： 额定电压：220V 额定功率（额定电压下）：1280W 铭牌 用电器铭牌 正常发光 发光过亮 发光较暗 U额 U实>U额 U实<U额 P额 P实>P额 P实<P额 用电器工作状态 灯泡的额定电压为2.5V 2V 2.5V 3V 若1度电的电费 0.5元，家里的电暖器额定功率为1200W，工作1整天，消耗的电费约是多少？ W = Pt = 1.2 kW × 24 h = 28.8 kW·h = 28.8 度 电费：28.8度×0.5元/度=14.4元 典型例题 电功率与机械功率 定 义 物理意义 基本公式 基本单位 其他单位 机械功率 单位时间物体所完成的功 反映物体做功的快慢 P=W/t=Fs/t=Fv 机械功单位J 时间单位S 功率单位W 1kW=1000W 1W=1000mW 电功率 反映电流做功的快慢 单位时间内电流所做的功 P=W/t=UIt/t=UI 电功单位J 时间单位S 电功率单位W 1kW=1000W 1W=1000mW 串并联电路电功率特点 电功率 电功率关系 电功率与电阻关系 串联电路 P = = UI = I2R = P1=U1I; P2=U2I P=P1+P2，P=UI 并联电路 P = = UI = I2R = P1=UI1; P2=UI2 P=P1+P2，P=UI 纯电阻电路 1.电功率：表示电流做功快慢的物理量 P = P==UI 单位： 瓦(W) 千瓦(KW) 1 W = 1 J/s = 1 V·A (适用于所有条件) (只适用于纯电阻电路) 2.实际功率与额定功率的比较 （1）当U实<U额时，P实<P额，发光较暗 （2）当U实=U额时，P实=P额，灯泡正常发光 （3）当U实>U额时，P实>P额，灯泡过亮 笔记页 1kW = 1000W 串联电路： 并联电路： P = I2R = 2.下列关于电功率的说法正确的是 A. 用电器工作电流越大，电功率越大 B. 用电器工作电压越大，电功率越大 C. 用电器电阻越大，电功率越小 D. 用电器单位时间里消耗的电能越少，电功率越小 E. 电功率大的用电器消耗的电能多 F. 灯泡“220V 40W”中的40W是额定功率，不随实际电压变化而变化 1.下列各组中都属于电功率单位的是（ ） J V·A kW·h　 B. W V·A J/s C. W kW·h W·s D. J V·C kW·h B       练一练——概念 A.电功率是表示用电器消耗电能快慢的物理量 B.电功率是表示用电器消耗电能多少的物理量 C.电功率大的用电器消耗的电能一定多 D.电功率越大的用电器工作时间一定短 3.关于电功率下列说法正确的是（　　） 4.小明用电能表测量某家用电器的电功率，当只有该用电器工作时，测得15min内标有“6000imp/kW·h ”的电子式电能表指示灯闪烁了1800次，这用电器可能是（ ） A．空调 B．白炽灯 C．电视机 D．电冰箱 A A 练一练——概念 练一练 【拓展】若两灯并联在220V的电压下，哪只灯泡更亮? 若串联在220V的电压下，哪只更亮呢?为什么? 【原理】灯的亮度取决于灯的实际功率。 1.三盏电灯甲、乙分别标注有 “PZ220-40” 、“PZ110-40” 字样，当它们都正常工作时，则（ ） A.甲亮 B.乙亮 　 C 无法判断 D 一样亮 串联时，电阻大的灯实际功率大、较亮。 并联时，电阻小的灯实际功率大、较亮。 P= I2 R P= U2/R ——推导串并联电路中电功率规律 D PZ110-40 PZ220-40 练一练 ——分析用电器的工作条件和工作状态 比较用电器两端实际电压和额定电压关系。 用电器安全工作的条件是加在它两端的电压实际值不能超过它的额定值 〖原理〗 1.能不能将“PZ220-100”的灯泡接在320V的电源两端?为什么?要使灯泡正常工作，应给灯泡串联还是并联一个电阻?这个电阻多大? 2.将两标有“6V、1.2W”和“12V、6W”的字样的灯泡串联起来，为了使其中一只灯泡持续正常发光，那么加在串联电路两端的电压是（　　） A. 27V B. 10.8V C. 18V D. 37.8V 不能 串联 242Ω B 3.L1标有“6V 3W”字样，L2无标记，但测得它的电阻是6Ω，把它们串联接入某电路时，灯L1、L2均能正常发光，那么这个电路两端的电压和L2的额定功率分别是（ ） A.12V　 3W 　B.12V 1.5W　 C.9V 3W D.9V 1.5W D 随堂小练 实验：伏安法测量小灯泡的功率 实验目的：测量小灯泡的额定功率和实际功率 实验设计： 1、实验中需要测量哪些物理量？（实验原理） 2、根据需要测量的物理量选用实验器材。想一想，如何改变小灯泡两端的电压？ 现在有一个小灯泡，上面只标有2.5V字样，额定电流已模糊不清，你能想办法测量小灯泡的电功率吗? P = UI 电源、导线、开关、灯泡、电压表、电流表 滑动变阻器 根据实验的原理，应该测量的物理量是_______________和_______________。 小电灯两端的电压 通过小电灯的电流 实验：伏安法测量小灯泡的功率 P = U·I 3、变阻器的滑片移动要有规律(使灯泡两端的电压渐渐变小或增大)，记录的电压和电流值要一一对应。 4、灯泡两端的电压不能超过额定电压太多，否则会将灯泡烧坏。 选择的实验器材分别是：额定电压为2.5V的小电灯一个_______________、开关、变阻器、_______、_______以及导线若干。 1、闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应放在______________。 器材及规格 实验注意点 2、在测量小电灯的额定功率时，应先调节___________，使小电灯两端的电压等于小电灯的额定电压；再测出电路中______的大小；根据P=UI算出小电灯的额定功率。 电压为3V的电池 电压表 电流表 阻值最大的位置 滑动变阻器 电流 实验：伏安法测量小灯泡的功率 实验过程 数据分析 实验对比 小电灯规格 额定电压 U额=2.5V 额定电压 U额=2.5V 额定电压 U额=2.5V 电压表示数U/V 电流表示数I/A 小电灯的亮度 小电灯的功率P/W 2.0 0.35 发光较弱 0.7 2.5 0.40 正常发光 1.0 3.0 0.45 发光很强 1.35 U实=U额 P实=P额 用电器正常工作 U实<U额 P实<P额 用电器不正常工作 U实>U额 P实>P额 用电器过载，可能损坏 实验：伏安法测量小灯泡的功率 灯泡的亮度取决于什么？ 能求出灯泡正常发光时的电阻吗？ 灯丝的电阻变了吗？为什么？ 多次实验的目的是什么？ 实际功率 多次实验分析不同电压下灯泡的实际功率与额定功率的关系 变化了，灯丝温度升高电阻变大 实验：测量小灯泡的功率 R = 2.5V/0.4A = 6.25Ω 1.一位同学连接好电路闭合开关时，发现小电灯特别亮，这说明　　　　　　　　　　　 　　 　。 2.实验中，滑动变阻器的作用是什么？ 3.表格中三个电功率要不要求平均值，为什么？ 滑动变阻器接入电阻太小或电源电压过高 ①保护电路 ②改变小电灯两端的电压，调节其工作状态 因为实验中不是测量的同一个物理量，多次测量取平均值是指所测量的是同一个物理量，为了减少测量的误差采用的一种方法，而本次实验中的三个物理量是用电器工作在不同状态下的三个不同的物理量，分别为额定功率和实际功率，不属于实验误差，所以不能求平均值。 实验评估 注意！ 使用用电器时，加在其两端的电压一般不能超过额定电压，否则会造成用电器实际功率超过额定功率，用电器会因为过热面烧毁。 4.一位同学连接好电路，在闭合开关时发现小电灯不亮，电流表无示数，但电压表有示数。试分析电路中可能出现的故障。 小电灯处断路或电流表电压表的位置接反了 实验评估 某家庭电路中的电能表如图所示。 ①若“220V 40W”灯泡、“220V 100W”电视机和“220V 300W”电饭锅同时工作时，通过电能表的电流是多少A？ ②若电视机连续工作4h消耗多少电能？ ③在保证各电器正常工作的情况下，该家庭电路允许同时使用总功率为多少kW的电器？ ④若电能表转盘在10s内转5r时，正在工作的电器功率多大？ 2A 0.4 kWh 4400 W 720 W 特殊方法测电功率 电能表法 特殊方法测电功率 等效替代法：间接求出灯泡电阻 P = I额2R P = U额2/R 已知U额 已知I额 特殊方法测电功率 伏阻法：间接求出灯泡电流 特殊方法测电功率 安阻法：间接测量出灯泡电流 此时R1接入的阻值：R = 小灯泡功率P = 特殊方法测电功率 等效替代法+伏阻法 等效替代法+安阻法 电能表测大功率 如何测量家中空调的功率？原理是什么？需要什么测量工具？实验步骤是什么？ 小功率伏安法 大功率电能表 P=W/t 电能表 秒表 练一练 4.在测定小灯泡额定功率的实验中，已知电源电压6V， 小灯泡的额定电压3.8V，灯泡电阻约12Ω。 ①要求滑片左移电流变大，完成甲图电路。 ②闭合开关前，应使滑片P置于　　端。若闭合开关灯不亮，电压表示数接近6V，电流表示数几乎为零，则原因可能是　 。 ③闭合开关，电压表示数2.5V，应将滑片P向　　端移动，直至电压表的示数为　 V，这时电流表如图乙所示。那么小灯泡的额定功率是　　 W。 若电压表大量程损坏如何改进实验？ 右 灯泡断路 左 3.8 1.216 电压表并联在变阻器两端 随堂小练 1.一电动机正常工作时，电压为36V，电流为4A，电阻为5Ω，求它的功率 练一练——计算 2.实验室小灯泡接两节干电池功率约1W，请估算其电阻。 3.把10Ω和20Ω的两个电阻串联接在12V的电源上，它们消耗的电功率之比为（　　） A．1:2　　B．2:1　　C．1:1　　D．1:4 4.R1 : R2 = 2 : 3，并联时电功率之比为 。 5.一导体分别接在两节干电池和三节蓄电池上，其电功率之比为 。 P = UI = 36V×4A = 144W P = U2/R R = 9Ω A 3:2 1:4 6.把“6V 12W”和“6V 3W”的两个小灯泡串联在电路中，它们的电阻之比为 。则通过它们的电流之比为 ；两端的电压之比为 ；实际消耗的功率之比为 ；相同时间内电流所做的功之比为 。 1:4 1:1 1:4 1:4 1:4 6.一灯泡标有“220V 40W”字样求其电阻？ 额定功率大的灯泡电阻大还是小？ 7.把一标有“220V 40W”灯泡接入110V电路中，求此它此时的实际功率 P = U2/R R = 1210Ω 小 10W P = U2/R 练一练——计算 8.一个标有“6V 3W”的灯泡，欲接到9V的电源上能正常发光，应给它 ( ) A．串联一个3Ω的电阻 B．并联一个3Ω的电阻 C．串联一个6Ω的电阻 D．并联一个6Ω的电阻 9.如图电路，电源电压恒定，L1、L2均标有“6V 6W”字样（灯丝电阻不变）。 当S1、S2闭合时，灯L1正常发光；则S1闭合，S2断开时，两盏灯的总功率是（ ） A．12W B．6W C．3W D．2W C C 实际功率的计算问题 一般先算出电阻（作为突破口） 1.如图是一个玩具汽车上的控制电路，小明对其进行测量和研究发现：电动机的线圈电阻为1Ω，保护电阻R为4Ω，当闭合开关S后，两电压表的示数分别为6V和2V，则电路中的电流为 A，电动机的功率为 W，电动机输出功率为 W。 V1 R S M V2 2.某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，当它在水平路面上以v =36 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电压U=300 V，电流I=50 A。在此行驶状态下，驱动电机的输入功率是 kW；若驱动电机能够将输入功率的90％转化为用于牵引汽车前进的机械功率，则汽车所受阻力为 N． 练一练——电动机计算 0.5 2 1.75 15 1350 消耗电能快慢 输入功率(P=UI) 消耗电能 机械能(有用) 内能 (电阻发热) 机械能功率(P−P内) − 即输出功率 内能功率(P内=I2R) 1.如果加在定值电阻两端的电压从8V增加到10V时，通过定值电阻的电流相应变化了0.2A，则该定值电阻所消耗电功率的变化量是（ ） A．0.4W 　　 B．2.8W 　　 C．3.2W 　　 D．3.6W 2.将一个滑动变阻器接在电源上，消耗的功率为P。要使其消耗的功率变为原来的一半，可以采取的措施是（ ） A.电源电压不变，阻值变为原来的二倍 B.电源电压不变，阻值变为原来的一半 C.电源电压和阻值均变为原来的一半 D.电源电压变为原来的一半，阻值变为原来的二倍 练一练——∆P计算 D AC ∆P = P1−P2 = U1I1−U2I2 ≠ ∆U∆I = (U1−U2)(I1 − I2) 定值电阻：R=∆U/∆I P = P1−P2 = (U12−U22)/R 功率变化计算中， 不能直接用∆U∆I 1.标有“6V 3W”的小灯泡，通过它的电流与电压的关系如图所示。若把它与一只阻值为8Ω的电阻并联接在电压为4V的电路中，则整个电路消耗的功率为（ ） A．3W B．3.3W C．3.6 W D．5W 练一练——图像 2.如图所示是某同学探究电流和电压关系的电路图。开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图所示。由图像得：通过R0的电流与R0两端的电压成_____，定值电阻R0的阻值是____Ω。实验时， 电源电压3V保持不变，当滑片P位于a端 时，滑动变阻器消耗的电功率是____W。 C 正比 5 0.25 练一练——动态电路 如图甲所示的电路，在滑动变阻器 R2的滑片P从B向A滑动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）       A.R1的阻值是20ΩB.当电流表的示数是0.4A时，R2接入电路的阻值是30ΩC.电源电压是16VD.该电路的最大电功率为16.2W A 某电热水器的工作原理如图(两电阻相等，U源不变)，它有慢加热档、快加热档和保温档三个工作状态。慢加热档（P1）的开关状态是 ；快加热档（P2）的开关状态是 ；保温档（P3）的开关状态是 ；则P1 : P2 : P3 = 。 练一练——高低温档 两电阻(R1>R2)电路可分为4档： 1.R1、R2并联工作； 2.R1单独工作； 3.R2单独工作； 4.R1、R2串联工作 P总=U2/R 功率之比=总电阻反比 功率增加 S1接b、S2闭合 S1接a、S2闭合 S1接b、S2断开 : 1.将标有“5Ω，2A”的滑动变阻器、电流表小量程和“6V，3W”的灯泡串联接入电路，干路上允许通过的最大电流是 。 2.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0~3V”，滑动变阻器规格“20Ω 1A”，灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化)，在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（ ） A.电路中电流变化的范围是0.18A ~ 0.5A 　 B.滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω ~ 10Ω C.灯泡的最小功率是0.162W　　　　 　　 D.该电路的最大功率是2.25W 练一练——范围、极值 0.5A D 串联最大电流：以最小的承受电流为准 并联最大电压：以最小的承受电压为准 7.将一个标有“20V 10W”的灯泡与一个上标有 “60Ω、 0.4 A” 的滑动变阻器串联，接在30V的电源上，闭合开关移动滑片的过程中，灯泡功率的变化范围是（ ） A、0W~3.6W 　B、3.6W~6.4W C、6.4W~10W 　D、3.6W~22.5W 8.某同学在做电学实验时，连成的电路如图所示，已知他所使用的电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，滑动变阻器规格为50Ω 0.5A，灯泡电阻R为10Ω，电源电压为6V且保持不变。S闭合后，在实验操作正确的情况下，下列说法正确的是 ( ) A.电流表的最大示数是0.6A B.电压表的最大示数是6V C.滑动变阻器消耗的最小电功率为0W D.灯泡消耗的最大电功率为0.9W B D 练一练——范围、极值