13.1 电功（优质课件）2025-2026学年沪科版2024九年级物理上册（五四学制·上海专用）

第1节 电功 通过本章内容的学习，你将了解电功、电功率的基本概念和焦耳定律；用焦耳定律说明生产生活中的有关现象；知道家庭电路的组成，增强安全用电和节约用电的意识，体会践行绿色低碳生活的重要性。 九年级上册•沪科版 （五四•学制） 电能的利用遍及生产生活的各个领域，利用电能驱动汽车，能量利用效率更高，也更环保。近年来，我国的电动汽车产业发展迅猛。本章我们将学习电路中功能转化的基本规律。 第13章 电功率 导入新课 第1节 电功 各式各样的电器已经成为人们便捷生活的必需品。扫地机器人游走在家中清洁各处地面，工作结束后自动回到固定位置充电。此时，我们摸一下机身，会感到有些热。 扫地机器人的机械能和内能是从哪里来的呢？ 电功与电能 01 电能表 02 电功的计算 03 课堂总结 04 提升训练 05 第1节 电功 一、电功与电能 第1节 电功 一、电功与电能 1. 电能的来源与能量转化 干电池 蓄电池 锂电池 化学能 电能 （1） 干电池、蓄电池、锂电池等。 这些电源都可以提供电能。这些电池的电能来源于化学能。 转化 一、电功与电能 （2）水力发电 电能来源于水的机械能 机械能 电能 转化 一、电功与电能 （4）火力发电 （3）风力发电 内能 机械能 电能 转化 转化 这些电能来源于 一、电功与电能 （5）太阳能发电 光能 电能 转化 电能来源于太阳能 一、电功与电能 （6）核能发电 核能 电能 转化 一、电功与电能 把其他形式的能 你知道电能是怎么来的吗？ 转化 电能 一、电功与电能 想一想：你知道这些电能用到哪里去了吗？电能转化了什么形式的能量？ 我们知道，用电器是消耗电能的电器。根据能量的转化与守恒，我们可以进行推理，用电器在工作时消耗的电能一定转化为其他形式的能量。 我们看看电能是怎样转化为其他形式的能量的？ 2. 电能的利用与能量转化 一、电功与电能 转化 内能、 光能 电能 转化 光能、声能与内能 电能 （1）电灯 （2）电视机 一、电功与电能 转化 机械能 电能 （3）电扇、电动车 一、电功与电能 电烤箱 （4）电烤箱、空调 转化 内能 电能 一、电功与电能 小结：电能的来源与利用 其他形式的能 电源 转化 其他形式的能 用电器 电能的来源 电能的利用 转化 电能 一、电功与电能 3. 电能的单位 1kW·h=3.6×106 J ①国际单位：焦耳，简称焦，用字母 J 表示。 ②生活中常用单位： 千瓦时，字母符号为 kW·h，也叫“度”。 ③单位换算： 1度=1kW·h=1×103 W×3600s= 3.6×106 J 4. 电功的概念 蓄电池 （1）探究电流做功的实例 ①电动自行车：电动自行车的核心部件是蓄电池、电动机。 电动机 一、电功与电能 17 机械能 电流做功 电能 电动车运动时，电流通过电动机使其转动，电流做功。在这过程中，蓄电池的电能转化为电动车的机械能。 这个能量转化的过程是通过电流做功来实现的。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。 转化 一、电功与电能 18 电流做功105焦耳 ②以烧水为例分析 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。 有105焦耳电能转化为内能 = 一、电功与电能 19 （2）电功 ①定义：物理学中，把电流所做的功称为电功。 ②单位：国际单位是焦（J）。 常用单位：千瓦·时（俗称“度”），符号是 kW·h。 一、电功与电能 1kW·h=1×103 W×3600s= 3.6×106 J ③理解电功 电功的大小是来量度用电器消耗电能多少的物理量。 20 一、电功与电能 【例题1】如图所示的一种太阳能背包，包的前面有一个太阳能电池板，它可以给包里的蓄电池充电，蓄电池又可以给手机、小风扇等充电。下列说法错误的是（ ） C 【解析】A．太阳能电池板可以发电，将太阳能转化为电能，故A正确； B．太阳能电池扳给蓄电池充电时，电能转化为电池的化学能储存起来，故B正确； C．蓄电池给手机充电时，将化学能转化为电能，故C错误，符合题意； D．小风扇工作时，电机带动扇叶旋转，将电能转化为机械能，故D正确. A．太阳能电池板可以将太阳能转化为电能 B．太阳能电池扳给蓄电池充电时，将电能转化为化学能 C．蓄电池给手机充电时，将内能转化为电能 D．小风扇工作时，将电能转化为机械能 二、电能表 第1节 电功 二、电能表 1. 电能表 （1）电能表的作用：计量家庭电路消耗的电能，也就是用电量。 （2）认识电能表：常见的电能表有普通电能表和智能电能表。 普通电能表 智能电能表 二、电能表 （3）普通电能表的参数 普通电能表示意图 “10（20）A”表示这个电能表的标定电流为10A，通过的电流不能超过额定最大电流20A. “220V”表示该电能表正常工作电压为220伏. “3000r/kW·h”表示每消耗1kW·h电能，电表转盘转过3000转. “50Hz”指这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用. 二、电能表 （4）智能电能表 随着“万物互联”时代的到来，传统电能表更新换代，智能电表得到快速普及和应用。智能电表没有转动的铝盘，示数由液晶屏显示。表盘上有一个脉冲灯，工作时，该灯会闪烁。 如图所示的表盘，该表的标定电流为10A，允许通过的最大电流不超过40A。 表盘上标有3000imp/kw·h字样，表示每消耗1kW·h电能，脉冲灯闪烁3000次。 二、电能表 （1）利用计数器计算 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 2. 通过电能表求用电器消耗电能 甲 乙 例如，小华同学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。 【解析】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 二、电能表 （2）利用电能表上转盘计算 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圈时消耗的电能值。 例如，一电能表表盘上标有“3000r/kW·h”，将某一用电器单独接在该表上。当用电器工作2min后，电能表转盘转过60r，即可以计算出该用电器消耗的电能。 【解析】电能表表盘上标有“3000r/kW·h”，表示用电器消耗1kW·h的电能，转盘转动3000圈。 当电能表转盘转过60r时， 消耗的电能 W= =0.02 kW·h 二、电能表 【例题2】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。 9866.8 9867.3 【解析】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 三、电功的计算 第1节 电功 三、电功的计算 1. 探究“影响电功大小的因素” 【提出问题】电流做功的多少与哪些因素有关? 【猜想与假设】 ①可能与电流有关； ②可能与电压有关； ③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”。 30 三、电功的计算 【设计实验】 把两盏规格不同的小灯接在电路中， 通过观察小灯发光的亮暗情况比较影响 电功大小的因素。 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；保持电流、电压一定，探究电功与通电时间的关系。 ②转化法：通过比较小灯的亮度判断电功的大小，小灯越亮，电流做功越多。 31 三、电功的计算 【进行实验】 （1）探究电功与电压的关系 ①把两盏规格不同的小灯串联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察小灯的发光情况。 32 三、电功的计算 电压（V） 发光情况 甲灯 2.0 亮 乙灯 1.0 暗 ②实验记录 33 三、电功的计算 （2）探究电功与电流的关系 如图所示，把两盏规格不同的小灯并联在电路中，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察小灯的发光情况。 34 三、电功的计算 电流（A） 发光情况 甲灯 0.26 亮 乙灯 0.56 暗 ②实验记录 35 三、电功的计算 【分析论证】 （1）在通过用电器的电流与通电时间相同时，用电器两端的电压越大，电流做功就越多。 （2）在用电器两端的电压与通电时间相同时，通过用电器的电流越大，电流做功就越多。 进一步实验可得出： 电流所做功的大小与电压、电流、通电时间成正比。 36 三、电功的计算 视频讲解——《探究电功与电压和电流的关系》 37 三、电功的计算 2. 电功的概念和公式 （1）电功的概念：物理学中，把电流通过用电器所做的功叫做电功，用符号W表示。 科学家通过大量的研究发现：电流所做的功与电压、电流和通电时间成正比。 （2）公式：电功=电压×电流×通电时间 W=UIt （3）单位： 国际单位：焦耳（J） 1J =1V×1A×1S 常用单位：千瓦·时（KW·h），生活中也叫“度” 1kw·h=3.6×106J 38 三、电功的计算 由W=UIt 和欧姆定律 I= 可得电功的两个推导公式: W = t W＝I2Rt 提示： ①电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路（即电能全部转化为内能的电路）； ②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。 ③W＝UIt是普遍适用的公式。 （4）电功的推导公式 39 三、电功的计算 如图所示，电阻R1、R2串联在电压为U的电路中，设它们两端的电压分别为U1、U2，电路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是: W总=Uit W1=U1It W2=U2It 因 U= U1+U2 故 W总=UIt=（U1+U2）It = U1It+U2It W总= W1+W2 3. 串、并联电路中电功的计算 结论：串联电路中电流所做的总功等于各用电器做功之和。 （1）推导：串联电路中总功与各用电器做功之间的关系 40 三、电功的计算 如图所示，电阻R1、R2并联在电压为U的电路中，设通过它们的电流分别为I1、I2 ，干路中的电流为I，则在时间t内电流所做的功分别是: W总=UIt， W1=UI1t W2=UI2t 因 I= I1+I2 故 W总=UIt=U（I1+I2）t = UI1t+UI2t W总= W1+W2 结论：并联电路中电流所做的总功等于各用电器做功之和。 （2）推导：并联电路中总功与各用电器做功之间的关系 41 三、电功的计算 （3）结论 通过以上分析说明：无论是串联电路还是并联电路，电流所做的总功都等于电流通过各用电器（或各支路）做功之和，表示为 W总= W1+W2 +W2 … … +Wn 42 三、电功的计算 【例题3】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 43 三、电功的计算 （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。 44 三、电功的计算 【例题4】如图所示，一电熨斗工作时内部电热丝的阻值为 40Ω，接在电压为220V的家庭电路中。 （1）通过该熨斗电热丝的电流是多大？ （2）该电熨斗工作 10 min 消耗多少电能？ （1）已知熨斗电热丝的阻值 R=40Ω，两端电压U=220V，根据欧姆定律，通过电热丝的电流 I=U/R=220V/40Ω=5.5A （2）时间 t = 10×60 s =600 s，根据电功的表达式，电流做功 W=UIt =220V×5.5A×600s =7.26×105J 即该电熨斗工作10min消耗的电能是7.26×105J。 45 四、课堂总结 第1节 电功 课堂总结（1） ①电功：物理学中，把电流所做的功称为电功。 电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。 ②影响因素：电功与电压、电流和通电时间成正比。 ③计算：W=UIt ③单位：焦（J） 、千瓦·时（kW·h）。1J= 1V·A·s 换算：1kw·h=3.6×106J ①作用：计量家庭电路消耗的电能。单位是kW·h。 ②表盘常见参数：电压“220V”和频率“50Hz”。 ③测算电费：在一段时间内前后两次示数的差值，就是这 段时间内所消耗的电能。 电功 电能表 电功 47 课堂总结（1） 48 五、提升训练 第1节 电功 提升训练 【解析】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. 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 D 提升训练 【解析】AB．10A（20）表示标定电流为10A，允许通过的最大电流为20A，故AB正确，不符合题意； C．3000r/kW∙h：接在这个电能表上的用电器每消耗1千瓦时的电能，电能表上转盘转3000转，故C错误，符合题意； D．拍照片时，电能表示数为2818.5kW∙h，所以家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h，故D正确，不符合题意。故选C. 2．小明同学在家中拍到一张电能表照片，如图所示，他仔细观察照片后，得到了以下结论，你认为错误的是（　　） A．电能表的基本电流是10A B．电能表工作时的允许最大电流是20A C．电能表的转盘转过3000转，表明这个电能表 消耗了1kW∙h的电能 D．拍照片时，家中用电器已消耗的电能为2818.5kW∙h C 提升训练 3．电能表是测量______________ 的仪表。小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，则小明家4月份用电_______kW⋅h，若以当地电价0.5元/度计算，小明家4月份应缴纳电费_______元。将某用电器单独接在该表上工作一段时间后，电能表转盘转了600转，该用电器在上述时间内消耗的电能为__________J。 7.2×105 消耗电能多少 240 120 提升训练 【解析】电能表是测量消耗电能的仪表。 电能表的最后一位数是小数，单位是kW⋅h，3月末、4月末电能表的示数分别为：6022.3kW·h、6262.3kW·h。小明家4月消耗的电能为 6262.3kW·h-6022.3kW·h=240kW·h 应缴纳电费 0.5元/kW·h×240kW·h=120元 3000r/kW·h表示电路中用电器每消耗1kW⋅h的电能，电能表的转盘转动3000r，电能表的转盘转600r时，该用电器消耗的电能 提升训练 【解析】两电阻串联时，根据串联电路的电流特点：串联电路中，电流处处相等，故若把它们串联在电路中，通过R1、R2的电流之比为1∶1。 根据W=I2Rt，相同时间内R1、R2消耗的电能之比 4．有R1、R2两个电阻，阻值之比R1∶R2=1∶3。若把它们串联在电路中，通过R1、R2的电流之比I1∶I2= ，相同时间内R1、R2消耗的电能之比W1∶W2= 。 1∶3 1∶1 【解析】3200imp/kW·h表示电能表指示灯每闪烁1次，电路中消消的电能为 用电器正常工作20min时指示灯闪烁320次，则用电器消耗电能为 5．电子式电能表表盘上标有“3200imp/kW·h ”字样（imp表示闪烁次数）。将某电热器单独接在该电能表上正常工作20min，电能表指示灯闪烁了320次。该电热器在上述时间内消耗的电能为_________ ，合_________焦耳。 0.1 kW·h 3.6 ×105 提升训练 W=320 × kW·h=0.1 kW·h=3.6 ×105J kW·h. 6. 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。  3  36 【解析】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 提升训练 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$