15.1 电能与电功（教学课件）物理沪粤版2024九年级上册

沪粤版 九年级上册 第十五章 电能与电功率 15.1 电能与电功 学习目标 1．科学观念：理解电能的利用本质是能量的转化，明确电功的概念，知道电功的计算公式W=UIt及单位（焦耳、千瓦・时），了解电能表的作用和读数方法，建立对电能、电功的基本认识； 2．科学思维：通过分析电能转化的实例，培养分析能量转化的能力；结合电功影响因素的实验结论，理解电功公式的推导逻辑，提升逻辑推理能力； 3．科学探究：通过 “认识电能表” 的活动，学会读取电能表的示数并计算用电量，体验科学探究的过程，培养动手操作和解决实际问题的能力； 4．科学态度与责任：认识电能在生活和生产中的重要性，了解智能电能表在合理用电中的作用，树立节约用电、科学用电的意识。 重点难点 1．电功的概念及影响因素，即电流做功的多少与电流大小、电压高低、通电时间长短的关系； 2．电功的计算公式W=UIt及单位换算；电能表的读数方法及用电量的计算。 1．理解电功的物理意义，即电功是电能转化为其他形式能量的多少的量度； 2．运用电功公式W=UIt进行相关计算，尤其是结合实际问题中不同单位的换算； 3．理解电能表参数的含义，并能根据转盘转数计算用电器消耗的电能。 现代社会生活和生产几乎离不开电。电能的开发与利用，是人类在认识自然、利用自然的过程中取得的具有划时代意义的成就。从家庭中的电灯、电器到工业生产中的大型设备，电能都发挥着关键作用，那么电能是如何被利用的？又如何衡量其消耗呢？ 情景引入 01 02 CONTENTS 电能与电功 用电能表测量电功 探究新知 PART ONE 电能与电功 观察思考 电能在实际应用中，总是通过转化为其他形式的能量来发挥作用。请结合图 所示的典型场景，完成填空： 活动1 电能的利用 (a) 用电照明时，电能转化为________ 光能 (b) 用电取暖时，电能转化为________ 内能 (c) 无人机运行时，电能转化为________ 机械能 (d) 给电动汽车充电时，电能转化为________ 化学能 拓展思考 请尝试再列举一些电能应用实例，并分析其能量转化形式。 活动1 电能的利用 实例 能量转化 电动剃须刀工作时 电能转化为机械能 电热水壶烧水时 电能转化为内能 电解水实验中 电能转化为化学能 扬声器发声时 电能转化为声能 微波炉加热食物时 电能转化为内能 阅读思考 电功的概念 物理学中，当电能转化为其他形式的能量时，我们就说电流做了功，即电功（electric work），电功用字母 W 表示。 电功：电能转化为其他形式的能量的多少，可以用电功的大小来量度。 电功的大小其实就是电能转化为其他形式能量的多少的量化体现。 例如，一个电暖器工作一段时间后，电能转化为的内能越多，就说明电流在这段时间内做的功（即电功）越大；反之，若转化的内能越少，电功也就越小。 阅读思考 电功与哪些因素有关？ 实验表明，电流做功的多少与电流的大小、电压的高低以及通电时间的长短都有关系。 具体关系：电流越大，电压越高，通电时间越长，电流做的功就越多。 结论：某段电路上的电功，与这段电路两端的电压、通过这段电路的电流以及通电的时间成正比。 阅读思考 电功的计算公式及单位 计算公式：根据上述结论，物理学中用电路两端的电压 U、通过这段电路的电流 I、通电的时间 t 三者的乘积来计算电功，公式为W=UIt。 单位：U的单位是伏特（V），I的单位是安培（A），t的单位是秒（s），W的单位是焦（J）。 生活中常用千瓦・时（俗称 “度”）作为电能的单位，符号是kW·h，且1kW·h=3.6×106J。 举例：1kW・h 可以看作 1000W 的用电器使用 1h 所消耗的电能。 观察思考 1kW・h 电能能做什么？ 电器 节能（3W） 电风扇（40W） 电视机（140W） 电饭煲（800W） 工作时间 t/h 333.3 25 7.15 1.25 拓展思考 各种电池 各种发电站和电池，把不同形式的能转化为电能。 安时容量 能提供的最大电能 PART TWO 用电能表测量电功 用电能表测量电功 阅读思考 电功的测量并非需要复杂的计算推导，而是可以通过专门的仪器直接完成。在家庭电路中，承担这一测量任务的是电能表，它还有一个更为人熟知的俗称 ——“电度表”。从功能上来说，电能表的核心作用就是测量电功，具体而言，它能够准确记录整个电路在一段时间内消耗的电能总量。 活动 2：认识电能表 阅读感悟 观察图中的家用电能表：用电时，内部的铝质圆盘会随之转动，上方的数字以kW·h为单位实时显示累计消耗的电能。读数时需注意，数字栏最右侧一位为小数位。 895.9kW·h 活动 2：认识电能表 阅读感悟 将电能表接入家庭电路后，一旦电路接通，用电器开始工作，电能表转盘随即转动，计数器同步记录消耗的电能。某段时间内的用电量，可通过该时段前后两次的电能表示数之差得出。 串联在干路上，1、3进，2、4出 用电能表测量电功 阅读思考 例如，某家庭 3 月底电能表示数为 270.1kW·h，4 月底变为 365.5kW·h，则该家庭 4 月用电量为： 365.5kW·h- 270.1kW·h = 95.4kW·h 0 2 7 0 1 0 3 6 5 5 3月底电能表示数 4月底电能表示数 较短时间的测能方法 ①把要测量的电器单独接入电路 ②闭合开关，记下电能表在一段时间t内转盘转过的圈数n ③利用1kW·h=N圈，计算转盘转过1圈，电器消耗的能 ④时间t内的总能W=n×   1．手机、数码相机等常用充电电池作为电源，某手机电池的电压为3.7V，容量为1000 mA·h。它充满电后所储存的电能是_______J。 解析： 　　电池参数有：电压和容量(mA·h) 　　容量=放电电流(mA)×放电时间(h) 　　1000 mA·h= 1000 mA×1 h 　　W = UIt = 3.7V×1A×3 600 s = 13320 J 信息浏览 如今，图所示的传统电能表已逐渐被淘汰。为实现电能的合理利用，许多城市开始推广 电子式多费率电能表，采用分时段计费模式。这类电能表运用先进电子技术，配备液晶数字显示器，能够根据不同时段的用电情况分别计量。供电部门借助专用设备，无需上门即可远程读取数据、核算电费。 此外， IC 卡电能表等智能电能表的广泛应用，也为日常生活带来了极大便利。 课堂小结 布置作业 1．在“探究电功与哪些因素有关”的实验中，小惠连接了如图所示的电路，以下说法中错误的是（　　） A．此电路探究的是电功与电压的关系 B．移动滑动变阻器的滑片从而改变电流，可以进一步探究电功与电流的关系 C．实验中，通过灯泡的亮度反映电功的大小 D．滑动变阻器在电路中起到保护电路的作用 【答案】B 【答案】D 2．从如图所示的电能表中，可以获得的正确信息是（　　） A．电能表的读数为 7573kW·h B．电能表只能在220V电压下正常工作 C．电能表测量的是电路中的电功率 D．电能表转盘转过2500转消耗的电功率为1 kW 3．我们在连接电路时，开关应_______，通常电路的连接方式有两种，串联和并联，马路上的路灯同时亮，同时灭，它们的连接方式是_______，简单电路由电源，开关，导线和用电器组成，我们给充电宝充电时，充电宝相当于_______。 【答案】断开 并联 用电器 4．如图所示的电路，电阻R1=10Ω，电源电压为5V，当开关S闭合时电流表的示数是0.75A，则电阻R2的阻值是___________Ω；通电5分钟，电流通过R2所做的功为___________J。 【答案】 20 375 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$小胖子家里有很多的用电器，他们工作的时候要消耗电能，那就得交钱。应该交多少呢？或者说怎么来统计用掉的电能呢？这个其实是用电能表来测量的，老式电能表长成这个样子，这串数字表示已经用掉的电能，黑色是整数部分，红色是小数部分。比如现在读数是2135.7，单位是千瓦时。用电时，中间的圆盘就会转动，上方的数字也会跟着增加。比如说这个月的第一天，电能表的示数正好是3100千瓦时。等到最后一天时，电能表的示数变成了3200千瓦时，这就说明这个月用的电是100度。电表就是这么查的，电能表的下面标了各种数字，都代表什么意思呢？我们一个一个来看，220伏应该都认识。他表示这个电能表能用在220伏的电路中，正好就是家庭电路的电压。右边这个数字说的是电流，正常情况下标定电流是十安培，括号里的20指的是额定最大电流，使用电能表时一般不能超过20安培，而50赫兹是说家庭用电是交流电，频率是50赫兹以上。这些数字我们一般用的不多，但这个数可千万要注意了，它指的是每消耗1000瓦时的电能，转盘就转过3600转转盘转这么多圈，上面的数字正好跳了一个，不看上面的数字，如果转盘转了1800，转用了多少电能呢？这个简单，1800转除以3600转，每千瓦时说明用了0.5度电。总结一下，电能表示测量电能的器件，月末的数字减去月初的数字，就是这个月的用电量，也可以根据转盘转了几圈，还有这个参数把用电量给算出来。你学会了吗？呵呵。 之前我们已经学习了这么多电学内容，不过电到底是从哪里来的呢？电当然是从发电厂里来的，火力、水力、风力，各种各样的能量在发电厂里转化为电能，最后供我们使用。在生活中对于电能的利用那是根本停不下来。合上开关，电能传到灯泡上，于是不灵一下就亮了起来，这是电能转化为光能。传输到电风扇上。嗖的一下就转了起来，这是电能转化为机械能。传输到了电热器上，乌啦乌啦就开始烧水了，这是电能转化为内能。那么电能的多少应该怎么来衡量呢？我们一般会说上个月家里用了多少度电，这个度字就是电能的单位了。度的学名叫做千瓦时，符号是这么写的，意思是把千瓦和小时乘起来。在学习功与能的时候，我们学过能量的单位一般用焦耳来表示。电能也是能量的一种，说明千瓦时和焦耳是同一类型的单位，可以相互换算。怎么算呢？1000瓦等于1000瓦，1小时等于3600秒。把它们乘起来，1000瓦时就是3.6乘以10的6次方焦耳了。1000瓦时可比一焦耳大多了，看来一度电还真不少。那一度电也就是1000瓦时，能干些什么呢？可以开1个小时的空调或者开10个小时的电视。如果开灯的话，大概可以亮50个小时，也就是两天两夜，这么看来空调确实还挺费电的嘛。总结一下，电能和其他形式的能量可以相互转化，它的单位是千瓦时。电能的概念你学会了吗？呵呵。 前面的视频中我们说过，电能可以转化为其他形式的能量，能量之间的转化是通过做功来实现的。在电学里这个过程是靠电流做功实现。有多少电能发生了转化，我们就说电流做了多少功，这就是电功率。比如说电风扇在工作时，电能转化为机械能，也可以说电风扇消耗了电能，通过电流做功往外输出动能。同样的电水壶烧水的时候，电能转化为内能，也可以说电流做功使水的内能在增加。我们也可以说电工就是消耗的电能。可以看出电功的单位和电能是相同的，都是焦耳，有时也会用千瓦时来表示。那它到底怎么算呢？不难想象，如果电流越大，通电时间越长，电流做功肯定是越多的。除了这两个因素之外，电工还跟电压有关。大量实验表明计算公式是这样的，电功W等于导体两端的电压U乘以通过它的电流I再乘以时间T电压的单位是伏特，电流的单位是安培，时间的单位是秒。把它们乘起来，1伏安秒就等于一焦耳。比如家里的灯泡发光电压是220伏，通过它的电流是0.2安培，亮了10秒。根据这个公式，灯泡消耗的电能把它们乘起来就可以了，算出来是440焦耳。总结一下，电功就是电流通过用电器做的功，也就是消耗的电能大小用W等于UIT来计算，你学会了吗？呵呵。