第1节 电能 电功（培优教学课件）物理人教版2024九年级全一册

该初中物理课件聚焦“电能 电功”核心内容，涵盖电能的来源与转化、电功概念及计算、电能表使用等知识点。通过高铁耗电、起重机吊集装箱等生活实例导入，引导学生从能量转化视角建立前后知识联系，搭建学习支架。 其亮点在于以核心素养为导向，通过水力、风力等发电方式分析能量转化培养能量观念（物理观念），用控制变量法探究电功影响因素发展科学推理（科学思维），结合电能表参数解读提升观察能力（科学探究）。实例丰富如充电宝储电计算，学生易联系生活应用知识，教师使用可高效落实教学目标。

第十八章 电功率 九年级全一册•人教版 第1节 电能 电功 从林海雪原到江南水乡，从大漠戈壁到东海之滨，我国的高速铁路横跨江河湖泊、穿越崇山峻岭、通达四面八方，深刻地改变了人们的生活和出行方式。在京沪高铁、京津城际铁路、成渝高铁等线路上， 复兴号动车组已达到350 km/h的商业运营速度。 牵引供电系统是高速铁路运输的动力来源，复兴号动车组一小时消耗的电可以让一台家用空调工作约一年。我们怎样计算用电器消耗了多少电能? 巨大的门式起重机通电后正常工作，就能够将集装箱吊起，再准确地放到列车上。 集装箱被吊起后重力势能增加，增加的重力势能从何而来? 导入新课 门式起重机 学习目标 物理观念 结合生产生活实例，从能量转化的角度认识电能和电功，能利用电能、电功知识解决生活中的实际问题。从电的角度认识功能关系，发展能量观念。 科学思维 通过定性分析电流做功跟电流、电压和通电时间的关系，培养科学推理能力。 科学探究 通过电能表的学习，发展观察能力。 科学态度 与责任 通过了解电能表的使用，感受科技进步为人类生活带来的巨大变化。 教学重点 通过生产生活实例从能量转化的角度认识电能。 教学难点 电功概念的建立。 重点难点 1. 电能 2. 电功 3. 课堂总结 4. 练习与应用 5. 提升训练 学习内容 一、电能 第1节 电能 电功 一、电能 1. 电能的来源与能量转化 （1） 化学电池 干电池、蓄电池、锂电池等都可以提供电能。 干电池 蓄电池 锂电池 这些电池的电能来源于化学能 转化 化学能 电能 一、电能 （2）水力发电 电能来源于水的机械能 转化 机械能 电能 一、电能 （4）火力发电 （3）风力发电 内能 机械能 电能 电能 转化 转化 这些电能来源于 一、电能 （5）太阳能发电 电能来源于太阳能 转化 光能 电能 一、电能 （6）核能发电 转化 核能 电能 一、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、电能 想一想，你知道这些电用到哪里去了吗？ 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、电能 转化 内能光能 电能 转化 光能声能 电能 （1）电灯 （2）电视机 一、电能 转化 机械能 电能 （3）电扇、电动车 一、电能 电烤箱 （4）电烤箱、空调 转化 内能 电能 一、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单位换算关系： 1度=1kW·h=1×103 W×3600s= 3.6×106 J 一、电能 4. 电能表 （1）电能表的作用：测量用电器消耗电能多少的仪表。 （2）认识电能表： 电子式电能表 IC卡电能表 机械式电能表 一、电能 （3）电能表的参数 电能表的铭牌 电能的单位为千瓦时 “10（20）A”表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A。电能表工作时的电流不能超过额定最大电流。 “220V”表示该电能表正常工作电压为220伏. “3000r/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1 kW · h时的电能，电能表上的转盘转过3000转。 “50Hz”指这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用. 一、电能 电子式电能表的参数 电子式电能表没有铝盘，但是表盘上有一个指示灯，工作时，该指示灯会闪烁。 如右图所示的表盘上标有3200imp/kw·h字样，指电能表上的指示灯闪烁3200次，接在电路里的用电器消耗的电能是1kW·h. 一、电能 （4）电能表的读数 最后一位是小数 电能表当前的示数为 1380.6 kW·h 一、电能 ①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 （5）通过电能表求用电器消耗电能的方法 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。 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 一、电能 ②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转时消耗的电能值。 例如，一电能表表盘上标有“1200r/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60r，求该用电器消耗的电能。 【解析】电能表表盘上标有“1200r/kW·h”，表示用电器消耗1 kW·h的电能，转盘转动1200圈。当电能表转盘转过60r时，消耗的电能 W＝ =0.05 kW·h 一、电能 【例题1】下列有关实验中能量转化关系的描述中，错误的是（　） A．电热水壶工作时，电能主要转化为热能 B．风扇转动时，电能全部转化为机械能 C．给蓄电池充电时，电能转化为化学能 D．LED灯发光时，电能转化为光能和少量热能 B 【解析】A．电热水壶工作时，通过内部的电阻加热元件（如电阻丝）将电能转化为热能。故A正确，不符合题意； B．风扇转动时，电能大部分转化为机械能，还有一部分转化为热能，故B错误； C．给蓄电池充电时消耗电能，把电能转化为化学能储存起来，故C正确； D．LED灯发光时，消耗了电能，电能转化为光能和少量热能，故D正确，不符合题意。故选B。 一、电能 【例题2】小明4月底观察到自己家里的电能表如图所示，5月底再观察时，发现电能表示数为 ，则他家5月份消耗的电能为_____ kW·h；如果电能表在某段时间内转盘转了300r，那么该电路中的用电器在这段时间内消耗的电能为__________ 。 150 3×105J 【解析】由图知，5月份他家消耗的电能为 W＝6387.2kW⋅h﹣6237.2kW⋅h＝150kW⋅h 3600r/kW⋅h表示的是电路中每消耗1kWh的电能，电能表的转盘转3600r，则电能表转盘转动了300转时，电路中的用电器消耗的电能为 二、电功 第1节 电能 电功 二、电功 其他形式的能 电能 我们知道：电能可以转化为其他形式的能量。各类用电器是如何将电能转化为其他形式的能呢？ 下面我们分析用电器是如何将电能转化为其他形式能的。 转化 二、电功 1. 电功的概念 蓄电池 （1）以电动自行车为例分析： 电动自行车的核心部件：蓄电池、电动机。 电动机 二、电功 机械能增加 电流做功 电能减少 ①电动车运动时，电流通过电动机使其转动，电流做功。 ②蓄电池中的电能减少；电动车的机械能在增加。 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。 二、电功 （2）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。 = 电流做功105焦耳 有105焦耳电能转化为内能 二、电功 总结：电功 （1）电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，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。 （2）对电功的理解 ①各类用电器都是以电流做功的形式将电能转化为其他形式的能。 ②用电功的大小来量度用电器消耗的电能的多少。 二、电功 2. 探究“影响电功大小的因素” 【提出问题】电流做功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”。 二、电功 【设计实验】 （1）实验方法 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。 ②转化法： 比较电灯的亮度判断电功的大小：小灯越亮，电流做功越多。 二、电功 【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，同时观察比较小灯的发光情况。 二、电功 电压（V） 发光情况 甲灯 2.0 亮 乙灯 1.0 暗 ②实验记录 二、电功 （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，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯的发光情况。 二、电功 电流（A） 发光情况 甲灯 0.26 亮 乙灯 0.6 暗 ②实验记录 二、电功 【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。 二、电功 （1） 概念：物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。 （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） 1kw·h=3.6×106J 3. 电功 二、电功 由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ 可得电功的两个推导公式: W = t W＝I2Rt （5）提示： ①电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路； ②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性； ③ W＝UIt 是普遍适用的公式。 （4）电功的推导公式 二、电功 说明 举例 电路的 同一性 单位的 统一性 W、U、I、t 必须是同一个导体在同一时间对应的四个物理量。 甲灯与乙灯连接在电路中，计算电流通过甲灯做的功，应该等于甲灯两端电压、通过甲灯的电流和甲灯通电时间的乘积。 W、U、I、t 的单位必须是国际单位，分别为：焦、伏、安、秒。 某灯两端电压是6V，通过的电流是0.2A，求通电1min电流做的功。 正确：W=UIt=6V×0.2A×60s=72J 若不经单位换算，就计算得出 W=UIt=6V×0.2A×1min=1.2J，是错误的。 （6）应用W = UIt 的注意问题 二、电功 【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 二、电功 【解析】 （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。 二、电功 【例题4】如图所示的电路中，R1的阻值为8Ω，闭合开关S，电流表A1的示数为0.6A，电流表A的示数为0.9A。求： （1）电源两端的电压； （2）R2的阻值； （3）电路在10min内消耗的电能。 二、电功 【解析】 （1）由图知，电阻R1、R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测通过R1的电流。闭合开关S，电流表A1的示数为0.6A，则R1两端的电压为U1=I1R1=0.6A×8Ω=4.8V 在并联电路中，电源两端的总电压与各支路用电器两端的电压相等，电源电压为U= U1=3V （2）在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和。则通过R2的电流 I2=I-I1=0.9A-0.6A=0.3A 根据并联电路的电压特点，R2两端的电压为4.8V， 由欧姆定律可得，R2的阻值是 （3）电路在10min内消耗的电能 W＝UIt＝4.8V×0.9A×10×60s＝2592J 三、课堂总结 第1节 电能 电功 三、课堂总结 发电机或电池等电源把其他形式的能转化为电能。 用电器把电能转化为其他形式的能。 ①国际单位是焦（J）；常用单位是千瓦时（kW·h） 换算关系： 1kW·h=3.6×106J ②计量：电能表（也叫电度表），单位是kW·h， 测量用电器一段时间内消耗的电能。 ①电功：电能转化为其他形式能的过程就是电流做功的 过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功。 ②电功的计算：W=UIt ③电功的单位：焦（J） 、千瓦时（kW·h）。 电能 电功 电能的来源与利用 电功 电能 四、练习与应用 第1节 电能 电功 【解析】电能表的单位是kW·h ，所以上周一中午电能表的示数为781.5kW·h ，本周一中午电能表的示数为823.3 kW·h，故该同学家本周消耗的电能为W= 823.3 kW·h- 781.5kW·h =41.8 kW·h 一周需要付出的电费为 0.6元/kW·h×41.8 kW·h =25.08元 一个月的电费为（ 25.08元/7d）×30d=107.5元 四、练习与应用 1. 某同学家中一周前、后电能表示数如图所示，他家所在地区每度电的电费是0.6元，请你估算他家每个月需要付多少电费。 记下你家电能表今天的示数，和一周后的示数对比。根据你家所在地的电费标准，估算你家一个月应交多少电费。 【解析】根据W=UIt 可知电流做的功为 W=UIt= 2.5V×0.3A×2×60s=90J 因为灯泡消耗的电能与电流通过灯泡做的功相等，故消耗的电能也为90J。 四、练习与应用 2. 一个小灯泡的两端加2.5 V电压时电流是0.3 A，它在这种情况下通电2 min，电流做了多少功？消耗的电能是多少？ 【解析】充满电后，储存的电能可以做功 W=UIt= 3.7V×4.6A×3600s=6.1×104J 即大约储存了6.1×104J的电能。 如果我们要了解一块锂电池充满电后所储存的电能，应该从铭牌上寻找电压、电流和通电时间。 四、练习与应用 3. 有一块手机用的锂电池，铭牌上面标明电压为3.7V，容量为4600mA·h（可以在4600mA电流下工作1h），它充满电后，大约储存了多少电能？如果我们要了解一块锂电池充满电后所储存的电能，应该从铭牌上寻找哪些信息? 【解析】t=30 min=1.8×103s 台灯正常工作30min，电流所做的功为 W=UIt=220 V×0.04A×1.8×103s =1.6×104J 即消耗了1.6×104 J的电能。 四、练习与应用 4. 某台灯正常工作时的电压为220V，通过台灯的电流为0.04A。台灯正常工作30 min，将消耗多少电能? 五、课堂练习 第1节 电能 电功 【解析】机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，电机消耗电能，获得机械能，因此其主要是将电能转化为机械能，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 五、课堂练习 1．一年一度的春节联欢晚会是无数家庭新春夜的文化盛宴，2025春晚精彩纷呈，融合传统与科技，隐藏着许多有趣的物理知识。其中机器人扭秧歌的节目，简直让人眼前一亮！《秧BOT》中机器人快速奔跑运动时，电机驱动机器人，主要是将电能转化为（　　） A．化学能 B．机械能 C．内能 D．光能 B 【解析】AB．电功就是电流做功的多少，电流做功的过程，是电能转化为其它形式能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，两者不是同一个物理量，故A错误，符合题意；B正确，不符合题意； C．电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪器，而电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，等于消耗的电能，故可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确，不符合题意； D．电流做了多少功，即电功是多少，即电功是表示电流做功多少的物理量，故D正确，不符合题意。故选A。 五、课堂练习 2．关于电功，下列说法错误的是（ ） A．电功和电能是同一个物理量 B．电流做功越多，消耗的电能就越多 C．用电能表可以直接测量电流做功的多少 D．电功是表示电流做功多少的物理量 A 【解析】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W=6262.3kW·h-6022.3kW·h=240kW·h=240度 应缴纳电费：0.5元/度×240度＝120元 这段时间内，该用电器消耗的电能 五、课堂练习 3．小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，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。 7.2×105 120 【解析】移动电源给手机充电过程中，通过电源线可以单独或同时为手机充电，各手机间互不影响，所以输出端的连接方式是并联。 用移动电源为手机充电时，手机消耗电能，则手机相当于电路中的用电器。 根据题意知道，充电宝充满电后储存的电能 W=UIt=10V×12000×10-3A×3600s=432000J 五、课堂练习 4．如图所示，某手机移动电源（俗称充电宝）有两个输出端，上面标有10V，12000mA·h的字样，通过电源线可以单独或同时为手机充电，这两个输出端的连接方式是_____联；用移动电源为手机充电时，手机相当于电路中的______。该充电宝能储存的电能为________J。 432000 并 用电器 五、课堂练习 5. 利用如图所示的电路可以验证电功与电流的关系． （1）图中两只灯泡的连接方式是_____联，选择这种连接方式是为了控制_____________相同，它们工作时的电阻要____ （选填“相同”或“不同”）； （2）本实验中，是通过观察___________ 来判断电流做功多少的．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________ ．  灯泡两端电压  并  不同  电流表示数  电压相等，电流越大，灯泡越亮 【解析】（1）由图示电路图，两灯泡并联连接，它们是并联的；电流做功与电压、电流和通电时间有关．根据并联电路的电压特点知，两灯的电压相等，所以此实验是探究功与电流的关系，应控制电压相同而电流不同，故两并联灯泡的电阻应该不同； （2）在电压和通电时间相同时，电流越大，电流做功越多，所以实验中是通过观察通过两灯的电流来判断电流做功的多少的；如果电流表示数较大的支路灯泡较亮，则可以验证实验结论． 五、课堂练习 五、课堂练习 6. 如图所示电路，电源电压U=9V，R2 = 20Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.3A，求： （1）R2两端电压； （2） R1的阻值； （3）工作10s电路中的电流所做的功。 【解析】 （1）两个电阻串联，电流表测电路中电流；闭合开关S，电流表的示数为0.3A，则通过R2的电流为0.3A，可得R2两端电压U2=IR2=0.3A×20Ω=6V （2）因为串联电路中总电压等于各分电压之和，电流处处相等，所以R1两端的电压U1=U-U2=9V-6V=3V 则R1的阻值为 （3）工作10s电路中的电流所做的功W=UIt=9V×0.3A×10s=27J $