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 第十五章 电功和电热 学习目标 电功率 额定功率与实际功率 电功率的测量 知识点 电功率 知1－讲 探究新知 1 1. 物理意义 表示电流做功的快慢. 2. 公式 (1)定义式：P= Wt.(2)基本公式：P=UI.(3)推导公式：P= =I2R. 知1－讲 感悟新知 推理结果 功的公式代入功率的定义式，则有P=== UI. 将欧姆定律公式或变形公式代入功率基本公式，则有P=UI=U=；P=UI=IRI=I2R. 推理思考 功率公式P=UI 和P= =I2R 分别是如何推导出来的？ 知1－讲 感悟新知 3. 单位 (1)国际单位：瓦特，简称瓦，符号W；1 W=1 V·A. (2)常用单位：千瓦(kW)，1 kW =1 000 W. 4. 电功率计算的要点 (1) 基本公式P=UI 和定义式P=Wt普遍适用；推导公P= =I2R，只适用于电能全部转化为内能的电路(俗称纯电阻电路). 知1－讲 感悟新知 (2) 用P=UI= =I2R 计算时，电压的单位是V、电流的单位是A、电阻的单位是Ω，计算结果电功率的单位才是W. (3) 用P= 计算时，如果电功(能)的单位是kW·h，时间的单位取h，则电功率的单位就是kW，运用这套单位往往可简化计算. 知1－讲 感悟新知 发散结果 1 W=1 J/s=1 A2•Ω=1 V2•Ω－1(或V2/Ω). 发散思考 结合电功率的推导公式说明1 W 还等于什么？ 感悟新知 知1－练 [泰州期中改编] 如图1 所示，新能源电动汽车正在充 电，充电过程中电动汽车的电池相当于电路中的______(填“电源”“开关”或“用电 器”)；假如这辆新能源电动汽车的电 池容量为48kW·h, 充电功率为6000W， 大约需要______h才能充满. 例 1 用电器 8 8 感悟新知 知1－练 解题秘方：电池容量单位是kW ·h，期望计算结果的单位是h．将电功率的单位换算成kW，代入公式P= 可以简化计算. 9 感悟新知 知1－练 解析：新能源电动汽车正在充电，充电过程中电动汽车的电池消耗了电能，相当于电路中的用电器； 充电功率6 000 W=6 kW；电池充满电需要的时间约t===8 h. 10 感悟新知 知1－练 1.2023 年3 月26 日晚，小明家参与了长春市“地球一小时”活动，在熄灯一小时的时间里，共节省了0.5 kW·h 的电能，合________J，可供40 W 的灯泡正常工作________ h. 1.8×106 12.5 11 感悟新知 知1－练 如图2 所示，电源两端的电压保持不变，电阻R1 的阻值为20Ω,电阻R2 的阻值为30Ω，当闭合开关S 时，电流表的示数为0.2A. 求： 例2 12 感悟新知 知1－练 解题秘方：先计算出电源两端的电压和干路电流，然后利用公式P=UI 计算电路消耗的总功率. 13 感悟新知 知1－练 (1)电源两端的电压U. 解：电源两端的电压U=I2R2=0.2 A×30 Ω=6 V. 14 感悟新知 知1－练 (2)电路消耗的总功率P. 解：通过R1 的电流I1= = =0.3 A， 干路电流I=I1+I2=0.3 A+0.2 A=0.5 A， 则电路消耗的总功率P=UI=6 V×0.5 A=3 W. 15 感悟新知 知1－练 2. 手机待机时间为自动充电时间的50 倍．已知手机在待机状态下消耗电能的功率为0.2 W，充电器的充电电流为2.0 A，则充电器的充电电压为( ) A.2 V B.3 V C.4 V D.5 V D 16 感悟新知 知1－练 小林家住农村，他家的厕所离房子有一段距离，为了方便和节能， 他用阻值为1210Ω的灯泡， 阻值为1210Ω的电阻和开关S1、S2 设计了一个电路，电路图如图3 所示. 例 3 17 感悟新知 知1－练 天黑后，当无人上厕所时，要求灯光较暗，但能起到指示作用，此时开关_______________(填开关S1 和S2 的通断情况)，此时灯泡消耗的电功率为________W. Sl 闭合、S2 断开 10 18 感悟新知 知1－练 解析：当无人上厕所时，要求灯光较暗，但能起到指示作用，此时开关Sl 闭合、S2 断开，灯泡与电阻串联，此时电路中的电流 I= == A，此时灯泡消耗的电功率P=I2RL=(A)2×1 210 Ω=10 W. 19 感悟新知 知1－练 3. 如图4 所示， 标有“6 V 6 W”字样的小灯泡L1 和标有“6 V 3 W”字样的小灯泡L2，串联后接在电源电压为 6 V 的电路中(温度对灯丝电阻的影响忽略不计)，闭合开关后，通过灯L1 的电流______通过 灯L2 的电流， 灯L1的实际功率______ 灯L2的实际功率.( 均填“大于”“小 于”或“等于”) 等于 小于 20 感悟新知 知1－练 [中考·常州] 如图5 所示的电路，R1的阻值为15Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.3A,电压表的示数为3 V，则R2 的阻值为______Ω,电路总功率为______ W. 例4 10 1.5 21 感悟新知 知1－练 解析：由图可知，两个电阻并联，电流表测通过R2 的电流，电压表测电源电压，R2 的阻值R2= = =10 Ω, 电路总功率P 总= + = +=1.5 W. 22 感悟新知 知1－练 4. 某型号电饭锅有“高温挡” 和“ 低温挡”两个挡位， 其原理如图6 所示，若已知电阻R0=44 Ω，R=2 156 Ω.该电饭锅低温挡的功率是________W. 22 23 知识点 额定功率与实际功率 知2－讲 感悟新知 2 1. 额定功率 (1)用电器在额定电压下工作时的功率叫作额定功率. (2) 额定电压和额定功率标在用电器的铭牌或说明书上. 如表所示，储水式电热水器的额定电压为220 V, 额定功率为3 000 W. 知2－讲 感悟新知 储水式电热水器 型号 额定电压 220 V~ 额定容量 80 L 额定频率 50 Hz 额定最高温度 75 ℃ 额定功率 3 000 W 防水等级 IP×4 额定内压 0.8 MPa 出厂编号 X X X X 知2－讲 感悟新知 2. 实际功率 (1)用电器实际工作时的功率叫作实际功率，这时用电器两端的电压叫作实际电压. (2)用电器在额定电压下工作时，实际功率等于额定功率. 知2－讲 感悟新知 深度思考 (1)实际功率和额定功率与电压之间各是什么关系？ 深度理解 用电器的额定功率固定不变，不随电压的变化而变化；一般用电器的实际功率随电压的升高而增大，随电压的降低而减小． 知2－讲 感悟新知 (2)小灯泡的亮度是由额定功率决定的，还是由实际功率决定的？ 深度理解 灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的，实际功率越大，灯泡越亮． 感悟新知 知2－练 [ 襄阳期末] 小萌在更换某节能灯时发现灯泡上标有“220V11W”的字样．下列说法中正确的是( ) A. 该节能灯只能在220V电压下工作 B. 该节能灯的实际功率是11W不变 C. 该节能灯每秒消耗的电能是11J D. 该节能灯正常发光时的功率是11W 例 5 感悟新知 知2－练 解题秘方：用电器铭牌信息标识的是额定电压和额定功率，用电器正常工作时，实际电压等于额定电压，实际功率等于额定功率. 解析：“220 V”为该节能灯正常工作时的电压；该节能灯在220 V 电压下工作时的实际功率才是11 W，实际功率随电压的变化而变化. 答案：D 感悟新知 知2－练 5.[中考·广西] 小明发现家里的白炽灯突然变亮，主要原因可能是白炽灯的( ) A. 额定电压变大 B. 实际电压变大 C. 额定功率变小 D. 实际电压变小 B 31 感悟新知 知2－练 [ 德州校级期中] 灯泡L1、L2 分别标有“220V 100W” “220V 40W”的字样，将它们接入220V的电路中，则( ) A.L1、L2 并联时，L1 比L2 亮 B.L1、L2 并联时，亮度相同 C.L1、L2 串联时，L1 比L2 亮 D.L1、L2 串联时，亮度相同 例6 感悟新知 知2－练 解题秘方：知道两灯的额定电压、额定功率，利用R= 比较电阻大小．灯泡的亮暗取决于灯泡的实际功率，并联时运用P= 判断实际功率(亮度)，串联时运用P=I2R 判断实际功率(亮度). 感悟新知 知2－练 解析：两灯并联在220 V的电路中，实际功率等于额定功率，L1 因实际功率大而亮度大．由R= 可知，两灯的额定电压相同，灯泡L1 的额定功率较大，电阻较小；两灯泡串联起来接入220 V 的电路中，通过它们的电流相等，根据P=I2R 可知，L1的电阻小，实际功率小而亮度较暗. 答案：A 感悟新知 知2－练 6. 如图7 所示，灯泡L1标有“6 V 3 W”，L2标有“6 V 2 W”字样，电源电压6 V 恒定不变．闭合开关S，忽略温度对灯丝电阻的影响， 则甲、乙两电路中流过L1 的电流之比I1∶ I 1 ′= ______， L2 消耗的实际功率P2 ______(填“＞”“=” 或“＜”)P2′. 2∶5 ＜ 35 感悟新知 知2－练 [德州统考一模] 将“12V 12W”的小灯泡L1 和 “12V 6W”的小灯泡L2 串联起来，直接接到电压恒定的电源两端. 开关闭合后，恰好有一个小灯泡正常发光，而另一个小灯泡比正常发光时暗些，则正常发光的小灯泡是______，电源电压是______ V，发光较暗的小灯泡的实际功率是______ W.(灯丝电阻不变) 例 7 L2 18 3 感悟新知 知2－练 解题秘方：根据额定电压和额定功率，运用公式P=UI 变形计算灯泡的额定电流，运用公式R= (或R=)计算灯泡的电阻；两灯串联时，只能额定电流小的灯泡正常发光；基于上述计算结果结合串联电路的特点、欧姆定律和功率公式推算电源电压和另一个小灯泡的实际功率. 感悟新知 知2－练 解析：灯L1 正常发光时的电流I1= = =1 A, 电 阻R1= = =12 Ω； 同理灯L2 正常发光时的电流I2=0.5 A，灯L2 的电阻R2=24 Ω．L2 的额定电流小于L1 的额定电流，两灯泡串联时，只能L2 正常发光，即串联电路的电流I=0.5 A，电源电压U=IR=I(R1+R2)=0.5 A×(12 Ω+24 Ω)=18 V； 感悟新知 知2－练 由公式P=I2R 可知电阻小的灯泡L1 发光暗，则其实际功率P1′=I2R1=(0.5 A)2×12 Ω=3 W. 感悟新知 知2－练 7.[ 常德期中] 在如图8 所示的电路中，白炽灯泡L 上标有“6.3 V 0.3 A”字样，电源两端的电压恒为7.5 V，滑动变阻器的最大电阻值为10 Ω. 设灯L 的电阻保持不变，求： 40 感悟新知 知2－练 (1)灯L 的电阻值； 41 感悟新知 知2－练 (2)灯L 正常工作时，滑动变阻器接入电路中的电阻值； 42 感悟新知 知2－练 (3)当滑动变阻器接入电路中的电阻为9 Ω 时，灯泡L 的实际电功率． 43 知识点 电功率的测量 知3－讲 感悟新知 3 实验设计：如图9 所示的是测量小灯泡功率的电路. 运用电压表和电流表分别测量小灯泡两端的电压U 和电流I，运用公式P=UI 计算灯泡的功率. 测量时， 通过滑动变阻器改变灯泡两端的电压， 测量灯泡两端的电压为额定电压时的功 率，以及高于和低于额定电压时的功率. 知3－讲 感悟新知 实验思考 运用电压表、电流表测量小灯泡的电功率和测量小灯泡的电阻有哪些异同点？ 实验要点 相同点：电路连接相同、通常都能由待测元件规格选择适当的电表量程、都不能计算不同电压下功率和电阻的平均值等． 不同点：用于计算测量结果的公式不同. 感悟新知 知3－练 [ 杭州校级一模] 在“测量小灯泡的电功率”实验中，实验室提供的实验器材如下： 例4 感悟新知 知3－练 A. 待测小灯泡一个(额定电压为3.8V，电阻约为10Ω)； B. 电源一个(电压为6V)； C. 电流表一个(量程0 ～ 0.6A和0 ～ 3A)； D. 电压表一个(量程0 ～ 3V和0 ～ 15V)； E. 滑动变阻器(最大阻值为10Ω，额定电流为1A)； F. 开关一个，导线若干 感悟新知 知3－练 解题秘方：选择电表量程的思路：根据小灯泡标注的额定电压(或额定电流)判断电压表(或电流表)的量程；根据小灯泡额定功率或电阻的大致范围，运用有关公式推算额定电流(或额定电压)判断另一个电表的量程. 感悟新知 知3－练 (1)图甲是已经完成部分连线的实物电路图，请用笔画线代替导线将实物电路连接完整(要求当滑动变阻器的滑片P 向C 端移动时，接入电路的电阻变小)； 解：如图11 所示. 感悟新知 感悟新知 知3－练 解析：小灯泡的额定电压为3.8 V，则电压表应选择 0~15 V 的量程，电阻约为10 Ω，则小灯泡的额定电流大约为I 额=0.38 A，即电流表应选择0 ～ 0.6 A 的量程；由滑片P向C 端移动时，接入电路的电阻变小，可知滑动变阻器选择C接线柱, 电路连接如图. 感悟新知 知3－练 (2)电路连接完成之后，在开关S 闭合之前，从安全性原则出发，应将滑动变阻器的滑片P 置于______(填“C”或“D”)端； D 感悟新知 知3－练 (3)正确连接电路后，闭合开关S，发现小灯泡不发光，电压表有示数但电流表无明显示数，且移动滑动变阻器滑片P 时，两表示数均无显著变化．造成这一现象的原因可能是______； A. 小灯泡发生短路 B. 小灯泡发生断路 C. 滑动变阻器发生短路 D.滑动变阻器发生断路 B 感悟新知 知3－练 解析：该实验的电路属于串联电路，电流表与小灯泡和滑动变阻器串联，电压表与小灯泡并联．当小灯泡不发光，且电流表无明显示数时，电路中发生了断路，而电压表有示数，且移动滑动变阻器滑片P 时，两表示数均无显著变化，则原因可能是与电压表并联的小灯泡发生了断路，故B 正确. 感悟新知 知3－练 (4)排除故障继续实验，闭合开关S，移动滑动变阻器滑片P，当电压表读数U=3.8V时，小灯泡正常发光，电流表示数如图乙所示，则可以求得小灯泡的额定功率P0=______W. 1.14 解析：图乙中电流表的示数为0.3 A，则小灯泡的额定功率P0=U额I额′=3.8 V×0.3 A=1.14 W. 感悟新知 知3－练 8.[中考· 威海] 实验室购买了一批规格为“2.5 V 0.8 W”的小灯泡，物理兴趣小组的同学通过测量小灯泡的额定功率来鉴别灯泡是否符合规格．他们准备了如下器材：电源(电压恒为6 V)、开关、滑动变阻器(“20 Ω 1 A”)、电流表各1 个，导线若干. 56 感悟新知 知3－练 (1)若要完成此实验， 还需要的器材是 ________； 请在图12甲所示的虚线框内画出实验电路图. 电压表 解：如图所示． 感悟新知 知3－练 (2)按正确的电路图连接好电路，闭合开关，发现小灯泡强烈发光后立即熄灭，造成这种现象的原因可能是_____________________________________________ . 连接电路前，滑动变阻器滑片没有滑至阻值最大处 感悟新知 知3－练 (3)问题解决后继续实验，当小灯泡两端电压为2.5 V 时，电流表示数如图乙所示，此时电路中的电流为_______A，小灯泡的电功率为__________ W，小灯泡是否符合规格？__________. 0.32 0.8 符合规格 感悟新知 知3－练 (4)兴趣小组按上述操作测量了这批小灯泡在电压为2.5 V 时的电功率，发现其中一些小灯泡不符合规格，如果问题出在钨丝的制作环节，其原因可能是______________ __________________. 制作钨丝时， 钨丝横截面积不合格 电功率 电功率 定义、定义式 物理意义 额定功率 公式 推导式 额定电压 正常工作时的电流 课堂小结 解：灯L的电阻RL＝＝＝21 Ω. 解：已知灯泡正常工作时的电流I额＝0.3 A，根据串联电路电压规律，灯L正常工作时滑动变阻器两端的电压UR＝U－U额＝7.5 V－6.3 V＝1.2 V；因为串联电路中各处的电流相等，所以滑动变阻器接入电路中的电阻值R＝＝＝4 Ω. 解：当滑动变阻器接入电路中的电阻为9 Ω时，电路中的总电阻R总＝RL＋R′＝21 Ω＋9 Ω＝30 Ω，此时电路中的电流I＝＝＝0.25 A，灯泡L的实际电功率PL＝I2RL＝(0.25 A)2×21 Ω＝1.312 5 W. $$