18.1 电能 电功-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

第十八章 电功率 第一节 电能电功 感悟新知 知识点 电能 知1－讲 1 1. 电能的获得：各种发电厂和各种电池是人们获取电能的主要途径。 (1)发电厂获取电能：其他形式的能→机械能→电能。 (2)各种电池获取电能：干电池、蓄电池：化学能→电能；太阳能电池：太阳能(或光能)→电能。 感悟新知 知1－讲 知识图解 各种发电厂的能量转化情况如图1所示： 感悟新知 知1－讲 2. 电能的利用 (1)人们利用电能时，通过用电器将电能转化为其他形式的能。如：白炽灯将电能主要转化为内能和光能；电动机将电能主要转化为机械能；电饭锅将电能转化为内能。 (2)电源与用电器：电源是提供电能的，是将其他形式的能转化为电能的装置；用电器是消耗电能的，是将电能转化为其他形式的能的装置。 感悟新知 知1－讲 3. 电能的单位及其换算 (1)国际单位：焦耳，简称焦，用符号J 表示。 (2)常用单位：千瓦时，用符号kW·h 表示，俗称“度”。 (3)换算关系：1 kW·h=3.6×106 J。 感悟新知 知1－练 例 1 下列用电器工作时的能量转化错误的是( ) 感悟新知 知1－练 解题秘方：紧扣用电器工作时能量的利用情况解答。 解析：电动机工作时，主要将电能转化为机械能。而洗衣机主要靠电动机来工作，所以洗衣机工作时主要将电能转化为机械能。 答案：A 感悟新知 知1－练 技巧点拨：分析用电器工作时能量转化的技巧：只需要看这种用电器工作时主要获得什么形式的能，则其工作时就是将电能转化为什么形式的能。 感悟新知 知1－练 1-1. 下列有关电能的说法错误的是(　　) A. 电风扇工作时使电能转化为机械能 B. 1 J 比1kW·h 大得多 C. 千瓦时也叫“度” D. 各种电气设备、电子仪器的使用都离不开电能 B 感悟新知 知2－讲 知识点 电能的计量 2 1. 电能表的用途：用来计量某用电器在一段时间内消耗的电能多少。 电能表是测电功或电能的仪表。 感悟新知 知2－讲 2. 电能表的几个重要参数(图3) 感悟新知 知2－讲 深度理解 1. 标定电流：标定电流是确定电能表有关特性的电流值。 2. 额定最大电流：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。 感悟新知 知2－讲 现在很多家庭用的是电子式电能表，还有的用的是IC 卡电能表。对于电子式电能表上标注的“3 200imp/(kW·h)”，它表示用电器每消耗1kW·h 的电能，该电能表的LED 灯闪烁3 200 次。 感悟新知 知2－讲 3. 利用电能表计量一段时间内消耗的电能：电能表在一段时间内结束时读数与起始时读数之差，就是这段时间所消耗的电能。计算式为W=W后－W前。 感悟新知 知2－练 [中考·天津] 某电能表的表盘如图4 所示，用电时电能表的铝盘每转过720 转，接在该电能表上的用电器消耗的电能是( ) 1.8×106 J 3.6×106 J 5.4×106 J 7.2×106 J 例2 感悟新知 知2－练 答案：B 解题秘方：正确理解720 revs /(kW·h)的含义是解题的关键。 解析：720 revs/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h 的电能，电能表的铝盘转过720 r。电能表的铝盘转了720 转时，用电器消耗的电能 W= kW·h=1 kW·h= 3.6×106 J。 感悟新知 知2－练 方法点拨：依据转数求消耗电能的多少用公式法： 计算中用到的基本计算式为W = 。 n 表示电能表转盘在某段时间的转数，N 表示电能表铭牌上标着每消耗1 kW·h 的电能，电能表转盘的转数。 感悟新知 知2－练 2-1. [中考· 襄阳] 小强家中一个月前、后电能表示数如图5 所示，小强家所在地区每度电的电费是0.6 元，那么本月他家应交电费_______元。请你为小强家提一条节约用电的建议：________________________________。 180 人离开时随手关灯(答案合理即可) 感悟新知 知3－讲 知识点 电功 3 1. 电功：电能可以转化成其他形式的能量，这个转化过程是电流通过用电器做功来实现的。电流通过用电器所做的功，叫做电功。 感悟新知 2. 电功的物理意义：电流通过某用电器做了多少功，就表明该用电器消耗了多少电能。即两者间具有相等的关系，计算方法也相同。 (1)电能是状态量，反映了能够做功的本领； (2)电功是过程量，反映了电能转化或者消耗电能的多少。 知3－讲 感悟新知 3. 电功的计算 (1) 影响电功多少的因素：电流做功的多少W 与电压U、电流I和通电时间t 都有关。 (2)公式：W=UIt。 4. 电功的单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，用符号J 表示。1 J=1 V·A·s。 知3－讲 感悟新知 知3－讲 特别提醒 对电功计算公式的理解： (1)注意公式中各物理量的单位：当电压U的单位为V，电流I的单位为A，时间t的单位为s时，电功的单位才是J(焦耳)。 (2) 应用该公式时，注意各物理量的同一性和统一性。 感悟新知 知3－练 将一只阻值为10 Ω 的定值电阻接在电压为10 V 的电路中，在1 min内消耗的电能为_______J ；若接在电压为5 V的电路中，通电时间为1 min，电阻消耗的电能为_______J 。 例 3 600 150 解题秘方：紧扣电功的公式，代入数据直接计算。 感悟新知 知3－练 解析：W1=U1I1t=10 V××60 s=600 J； W2=U2I2t=5 V××60 s=150 J。 感悟新知 知3－练 技巧点拨：计算消耗电能的多少用公式法。由电功计算公式可知，计算1 min 内消耗电能的多少，题目条件中缺少电流，因此，先设法求出通过定值电阻的电流。 感悟新知 知3－练 3-1. 如图6 所示，手电筒中的电流为0.6 A，电源为三节干电池，则该手电筒中的小灯泡工作1 min 消耗的电能约为(　　) A. 2.7 J B. 81 J C. 162 J D. 9720 J C 感悟新知 电能 电功 提供 电源 电能表 电能 计量 消耗 用电器 电功：W＝UIt 课堂小结 我们学习了电，现在的生活已经越来越离不开电了，这些电是从哪里来的？它是否也具有能量？  导入新知 1.了解电能的各种来源与应用，知道电源和用电器工作过程中能量的转化情况；知道电能及其单位；知道电能表的作用和读数方法；会用电功的公式进行简单的计算。 2.通过电能表的应用，培养学生用理论知识解决简单实际问题的能力。 素养目标 火力发电 水力发电 风力发电 光伏发电 核电站 发电设备将各种形式的能转化为电能。 知识点 1 电 能 我们用的电从哪儿来？ 探究新知 30 干电池 氧化银电池 蓄电池 硅光电池 锂电池 燃料电池 电池将各种形式的能转化为电能。 我们用的电从哪儿来？ 探究新知 电视机 电冰箱 洗衣机 电风扇 台灯 微波炉 用电器将电能转化为各种形式的能。 我们怎样利用电能？ 探究新知 　　3.电能的单位： 　　能量的国际单位：焦耳（J） 　　生活中的电能单位：度、千瓦时（kW·h） 　　1 度=1 kW·h = 1×103 W×3 600 s= 3.6×106 J 2.用电的实质：用电器工作的过程就是消耗电能的过程，也就是使电能转化为其他形式的能量的过程。 1.电能的优点：来源广泛，容易输送，使用方便。 探究新知 33 1. 中国民用航空局规定，旅客乘机携带的充电宝规格不得超过 160W·h，这里的“160W·h”合_______度，合__________J。 0.16 解析：1度=1kW·h=1000W·h，则 160W·h=0.16kW·h=0.16度 =0.16×3.6×106J=5.76×105J 5.76×105 巩固练习 转盘： 显示电路中是否在消耗电能。 电能表（电度表）是测量用电器在一段时间内消耗多少电能的仪表。 计量单位：kW·h 即：度 计数器： 红框里的数字是小数点后面的数字。 知识点 2 电能的计量 探究新知 ●“220 V” 表示这个电能表应该在 220 伏的电路中使用。 ●“10（20）A”表示这个电能表的标定电流为 10 A，额定最大电流为20 A。电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。 ●“50 ～”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。 ●“600revs/（kW·h）”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗 1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转。 电能表几个重要的参数 探究新知 电能表上显示的数字是表从开始记数到读数为止用去的电能。为了计量一段时间内消耗的电能，必须记录这段时间前后两次示数之差，这个示数差就是这段时间内用电的度数。 例如，家中电能表在月初的示数是3 246.8kW · h，月底的示数是3 265.4kW · h，这个月家里用电就是_______kW · h。 3 265.4 -3 246.8 18.6 18.6 电能表的读数 探究新知 IC卡电能表 电子式多功能电能表 新式电能表 探究新知 电子式预付费电能表主要优点 ●IC卡预付费用电，先买电，后用电； ●长期工作不须调校； ●一户一卡，具有良好的防伪性； ●剩余电量不足报警； ●超负荷报警； ●能记录用户所发生的最大负载； ●可显示用户的当前负荷； ●采用数码管显示，插卡即显示电量。 探究新知 灌溉农田330m2 炼钢1.6kg 电车行驶0.85km 洗衣机工作2.7h 电脑工作5h 一度电能做什么呢？ 采掘原煤约100kg 探究新知 40 生产“彩电”0.3台 生产铅笔90支 生产毛毯2条 10盏节能灯工作100h 机织棉布11m 生产化肥0.7kg 　　发1度电要消耗0.35 kg标准煤，排放0.872 kg二氧化碳，要关注能源消耗造成的环境破坏。 我们要节约用电！ 探究新知 41 2. 小明家六月份上半月的电能表示数如图所示，小明家半个月消耗电能________kW·h，如果1度电的价格是0.5元，半个月应付电费______元。 0 7 8 1 5 0 8 8 1 5 6月15日中午 6月1日上午 100 50 解：由图可知，半个月消耗的电能： 881.5kW·h-781.5kW·h=100kW·h=100度 半个月应交电费：100度×0.5元/度=50元。 巩固练习 电功：电流所做的功。 电流做功的过程，就是电能向其他形式的能的转化过程。 用电器就消耗了多少电能 电流做了多少功 就有多少电能转化成其他形式的能 用W表示。 知识点 3 电 功 探究新知 电流做功的多少跟电流的大小、电压的高低、通电时间的长短都有关系。 W=UIt 电功：W ——焦（J） 时间：t ——秒（s） 电流：I ——安（A） 电压：U ——伏（V） 公式： A与mA的关系1A=1000mA 计算电流做的功 探究新知 44 例1 有一只节能灯接在220 V的家庭电路中，通过它的电流为90 mA，计算这只灯使用5 h消耗多少度电？ 解：I=90 mA=0.09 A W=UIt =220 V×0.09 A×5 h =0.099 kW·h 答：这只节能灯工作5 h消耗的电能是0.099 kW·h，即0.099 度。 探究新知 有关电功计算的导出公式 W = UIt I = U R W = I2Rt W = U2 R t 对于纯电阻电路而言，要计算电流通过导体做功的多少，如果知道导体两端的电压、通过导体的电流、导体的电阻中任何两个量及通电时间，就可以选择适当的公式进行计算。 适用条件： 纯电阻电路 （普适公式） 探究新知 例2 阻值为4Ω的小灯泡同一个阻值为2Ω的定值电阻串联在6V的电源上，则通电1min后，电流通过小灯泡所做的功为（　　） A．240J B．360J C．480J D．720J 解：由题意可知，灯泡L与定值电阻R串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流： 通电1min后电流通过小灯泡所做的功： WL=ULIt=I2RLt=（1A）2×4Ω×60s=240J A 探究新知 3. 如图所示的电路，R1=6Ω，R2=4Ω，当S1、S2均闭合时，电压表的示数为6V。 求：（1）此时电流表A1的示数是多少？ （2）R1在10分钟内消耗的电能是多少？ 解：当S1、S2均闭合时，两电阻并联，电压表测电源的电压，电流表A1测R2支路的电流，电流表A2测干路电流。 （1）电流表A1的示数： （2）R1在10分钟内消耗的电能： 巩固练习 1.（2018•湘西州）以下所列家用电器中，正常工作时，电能主要转化为机械能的是 （　　） A．电风扇 B．电水壶 C．电饭煲 D．电视机 A 连接中考 电能→机械能 电能→内能 电能→内能 电能→光能和声能 巩固练习 2.（2019•邵阳）李芳家的电子式电能表表盘上标有“3 000imp/（kW·h）”的字样，其含义是电路每消耗1kW·h的电能，电能表上指示灯闪烁_______次。她把家中的其他用电器都与电源断开，仅让一个用电器工作3min，发现电能表指示灯闪烁了60次。该用电器在上述时间内消耗的电能为_______kW·h。 连接中考 3 000 0.02 巩固练习 3. （2019•绍兴）全面开展“五星达 标 3A争创”的美丽乡村建设行动是 当前绍兴农村工作的重点。 （1）垃圾焚烧发电是一种有效处理 方法，它是利用了储存在垃圾中的________能。 （2）小敏家两次电能表显示如图，她家这30天的用电量为________kW · h。绍兴某垃圾发电厂3条焚烧线每天能处理2 250吨生活垃圾，日发电80万kW · h，它最多可供____________万户类似小敏家庭的日用电。（结果保留一位小数） 连接中考 化学 77.4 31.0 示数差 77.4kW·h/30=2.58kW·h 巩固练习 4.（2019•攀枝花）为提倡节能环保，攀枝花市引进大量新能源电动公交车。为新能源公交车充电的导线较粗是为了减小导线的__________。若充电过程中充电电流为100A，充电电压为380V，则新能源电动公交车充电2h消耗的电能为_________kW·h。 连接中考 电阻 76 在温度、长度和材料相同时，导体的横截面积越大，电阻越小 W=UIt=380V×100A×2×3600s =2.736×108J=76kW•h。 巩固练习 解：电池的安时容量Q=放电电流(A)×放电时间(h) 　　 3 000 mA·h= 3 000 mA×1h 满电后存储的电能：W = UIt = 3.7 V×3A×3 600 s = 39 960 J 最长待机时间： =200h It 5. （2019•襄阳）小奕看见他爸爸的手机锂电池上面标明电压为3.7V，容量为3 000mA·h，则它充满电后存储的电能为_________J，该手机的待机电流为15mA，则该手机最长待机时间为______h。 39 960 200 连接中考 巩固练习 2. 有一台电动机工作一段时间后消耗了2kW·h的电，下列说法正确的是（　　） A．电流通过电动机做了7.2×106J的功 B．电动机产生的热量等于7.2×106J C．电动机消耗的电能小于7.2×106J D．转化成的机械能等于7.2×106J A 1. 下列现象中，属于电能转化为机械能的是（　　） A．电灯发光 B．植物的光合作用 C．给蓄电池充电 D．电动机工作 D 基础巩固题 课堂检测 3. 小明家的电能表标有“3 000r/(kW·h)”，小红家的电能表标有“2 000r/(kW·h)”。所测量的1小时内，两电能表均转过6 000转。下列相关描述正确的是（　　） A．时间相同，所以两电能表消耗的电能一样多 B．在该时间段内，小红家用电器消耗的电能多于小明家用电器 消耗的电能 C．在该时间段内，小明家的电能表转得更快 D．在任何时候，小明家的电能表都比小红家的电能表转得更快 B 基础巩固题 课堂检测 4. 一只电能表标着“3 000r/(kW·h)”这表示_____________________________________________，现在室内只接了一只灯泡，测出转盘3min转了15转，则这只灯泡在这3min消耗的电能是__________kW·h =___________J 。 0.005 1.8×104 每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转3000转 基础巩固题 课堂检测 56 1. 将一台电风扇接入220V的家庭电路中，若通过电风扇的电流为0.2A，那么它工作1h消耗的电能为多少焦？合多少度？ 解： t=1h=3 600s 电风扇工作1h消耗的电能： W=UIt=220V×0.2A×3 600s=1.584×105J=0.044kW·h 能力提升题 课堂检测 能力提升题 2. 一电能表表盘上标有“1 200r/(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55r。若用电器额定电压为220V，求通过该用电器的电流。 解：4min内电能表转盘转过55r，说明该用电器消耗的电能为： W = 55r 1 200r/(kW·h) = 55 1 200 kW·h = 1 200 55 = ×3.6×106J 1.65×105J 通过该用电器的电流为： I = W Ut = 1.65×105J 220V×240s = 3.125A 课堂检测 1kW·h=3.6×106 J 来源：发电厂 其他形式的能 用电器 应用： 电能 测量：电能表(电度表) 常用单位：千瓦时(kW·h) 国际单位: 焦耳( J ) 电 池 电 能 电能 其他形式的能 单位: 因素：导体两端的电压、通过导体的电流及通电时间 定义：电流所做的功 公式：W=UIt 电 功 量度 课堂小结 $