第一节 电能 电功（教学设计）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电能与电功核心知识，通过停电与灯火通明的视频对比导入，衔接八年级能量转化和九年级电路规律，为后续电功率学习奠基，涵盖电功公式W=UIt及电能表应用。 突出科学探究与生活实践结合，用控制变量法探究电功影响因素，通过电能表读数、电费计算强化应用，结合一度电价值培养节能意识，提升学生科学思维与探究能力，为教师提供清晰教学路径与实例支撑。

第一节 电能 电功（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 电能 电功 教学 目标 物理观念 1. 通过认识生活中电能与其他形式的能的转化，了解电能与电功概念的区别和联系。 2. 知道电功的单位和符号。 3. 知道电功的影响因素包括电流、电压和通电时间。 4. 认识电能表，知道电能表的功能与各参数的含义，能估测1 kW·h电能的作用。 5. 认知道电能表的计量单位，会读电能表。 科学思维 1. 能利用电功的公式进行相关计算。 2. 能通过电能表上的参数计算用电器消耗的电能。 科学探究 1. 通过观察和实验了解电能表的工作过程，学会利用电能表估算家庭电费的开支。 2. 通过实验探究电流做功与电压、电流、通电时间的关系，提升科学探究能力，进一步学习控制变量法，并体会等效替代的思想。 科学态度 与责任 1. 结合生活实例，通过对1 kW·h电能的认识，培养科学用电、节约用电的意识。 2. 能定性说明电饭煲、电风扇工作时能量转化的情况，乐于探究日常生活中所包含的物理学知识，提高学习物理的兴趣。 教材 分析 本节是“电功和电功率”章节的开篇，承上启下：一方面衔接八年级“能量转化”和九年级“电路规律”（如电压、电流），将“电”与“能量、做功”关联；另一方面为后续“电功率”“焦耳定律”奠定理论基础。教材编排突出 “生活→物理→社会” 逻辑： 通过电饭煲、风扇等生活实例，从“电能转化为其他形式能”切入，定义“电功”（电流做功的过程），渗透能量守恒思想。以“电动机提升重物”实验，用控制变量法探究电功与电压、电流、时间的关系，推导公式 W=UIt ，体现科学探究方法。介绍电能表的种类、参数、读数及电费计算，衔接社会生活；拓展“能效标识”，强化节能意识。 教学中需突破 “电功的抽象性” 和 “电能表参数的解读” 难点，引导学生从“能量转化”和“定量计算”双维度理解电功，培养科学思维与实践能力。 学情 分析 九年级学生已具备 “机械功”“电流/电压”“能量守恒” 等知识基础，对“电功”的学习有以下特点： 1. 认知优势：对生活中电器的能量转化（如发热、转动）有直观感知，可通过类比机械功（力做功→能量转化）建立电功概念，激发兴趣。 2. 认知难点：电功是“看不见的做功”，需通过实验模拟（电动机提升重物） 直观化，帮助理解“电功的大小与U、I、t的关系”； 电能表的参数（如“600r/(kW·h)”“10(20)A”）和电费计算涉及单位换算、实际应用，需结合生活实例拆解； 对“能效标识”的节能意义，需通过数据对比（不同等级电器耗电量） 深化理解。 教学中需联系生活、实验支撑、分步拆解，引导学生从“感性认知”到“理性推导”，再到“实践应用”，逐步突破难点。 教学 重点 电功公式 W=UIt 的推导与应用；电能表的读数方法。 教学 难点 控制变量法在实验中的逻辑运用；电功公式的物理意义。 教学 器材 电源、开关、小型电动机、电流表、电压表、导线、铁架台、重物、电能表 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1. 播放视频，引发思考 教师播放一段短视频：某城市因电网故障突发大面积停电，地铁停运、电梯困人、医院启用备用电源、居民点燃蜡烛……画面切换至夜晚灯火通明的城市夜景。 提问：“刚才的视频给你什么感受？如果没有电，我们的生活会发生怎样的变化？”引导学生自由发言，列举停电带来的不便。 进一步追问：“电究竟给我们带来了什么？它到底是一种什么样的‘东西’？”由此自然引出本节课的主题——电能。 2. 联系生活，列举电能用途 教师出示一组图片：电饭煲煮饭、电动车充电、空调制冷、电脑运行、电焊作业等。 组织学生分组快速列举生活中利用电能工作的设备，每组派代表汇报，教师汇总归类（热效应、光效应、机械运动、信息处理等）。 强调：“这些设备工作的过程，其实就是电能转化为内能、光能、机械能、电磁能的过程。” 通过强烈的视觉对比和生活经验唤醒学生的已有认知，制造认知冲突，激发求知欲；从具象到抽象，帮助学生建立“电能是现代社会运转的基础”这一宏观观念。 学习新课 一、电能、电功 1. 探源寻本：电能从哪里来？ （1）展示发电方式，认识能量转化链 教师播放动态图示：火力发电（煤燃烧→水蒸气→汽轮机→发电机）、水力发电（水流势能→水轮机→发电机）、风力发电（风能→叶片转动→发电机）、太阳能光伏（光子撞击半导体→产生电流）。 引导学生观察并总结共同点：“所有发电方式的本质，都是将其他形式的能量转化为电能。” 板书：化学能、机械能、光能 → 电能 补充说明我国当前以火电为主，水电、核电、风电快速发展，体现国家能源战略转型。 2. 类比迁移：什么是电功？ （1）回顾机械功，建立类比桥梁 教师提问：“在力学中，我们学过‘做功’。请回忆：力对物体做功的两个必要条件是什么？” 学生回答后，教师板书：作用在物体上的力 + 物体在力的方向上移动距离。 举例：起重机吊起重物，拉力做了功，重力势能增加。 （2）类比提出“电流是否也能做功” 教师演示实验：闭合开关，电动机带动风扇旋转。 提问：“风扇为什么会转？是谁提供了能量？” 引导学生分析：电源提供电压 → 导线中有电流 → 电流流经电动机 → 电能转化为机械能。 教师指出：“这个过程中，电流做了功，我们称之为‘电功’。” 给出定义：电流所做的功叫做电功，用符号W表示。电功的大小等于电能转化为其他形式能的多少。 3. 公式推导：如何计算电功？ （1）从电压定义出发进行理论推导 教师引导：“电压U表示单位电荷在电路中获得的电能，即U = W/q ⇒ W = qU。” 又因为电流I = q/t ⇒ q = It，代入上式得：W = UIt。 详细解释每个物理量的含义：W—电功（J），U—电压（V），I—电流（A），t—时间（s）。 强调：该公式适用于任何电路，无论是否存在电动机或发热元件。 （2）单位换算：焦耳与千瓦时 计算：1kW·h = 1000W × 3600s = 3.6×10⁶J。 展示实物电能表，介绍铭牌参数：“220V 10(40)A 50Hz 1600imp/kW·h”等含义。 播放动画：电能表铝盘转动或脉冲闪烁，表示正在计量消耗的电能。。 【例题1】（2025•北京东城区期末）关于电功，下列说法不正确的是（　　） A．电流做了多少功就有多少电能转化为其它形式的能 B．电流做功的过程就是消耗电能的过程 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流越大，电流做功就一定越多 【答案】D 【解析】A、根据能量守恒定律可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确； B、电流做功的过程，就是消耗电能的过程，电流做功越多，消耗的电能就越多，故B正确； C、电能表是用来测量电流做功的多少的仪器，可以直接用电能表测量电流做功的多少，故C正确； D、由W＝UIt可知，电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关，电流越大，电流做功不一定越多，故D错误。 故选：D。 通过多模态资源呈现能量转化路径，拓宽视野；利用类比法降低抽象概念的理解难度；通过逻辑推导让学生经历知识生成过程，避免死记硬背；结合实物与动画提升感官认知。 学习新课 二、实验探究：影响电功大小的因素 1. 提出问题与猜想 教师设问：“同一个灯泡，亮度不同，说明电功不同。那么，哪些因素会影响电流做功的多少呢？” 引导学生基于生活经验提出猜想：可能与电压高低、电流大小、通电时间长短有关。 2. 设计实验方案 提供器材：两节干电池、滑动变阻器、小灯泡、开关、电压表、电流表、秒表。 小组讨论设计控制变量实验： ① 控制I、t不变，改变U（用一节/两节电池），比较灯泡亮暗； ② 控制U、t不变，改变I（调节滑片），观察亮度变化； ③ 控制U、I不变，改变t（分别通电5s、10s），感受灯丝温度差异。 3. 实施与记录 学生分组实验，填写实验记录表（含电压、电流、时间、现象描述）。 教师巡视指导，提醒安全操作规范，纠正接线错误。 【例题2】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 ； （4）另一组的同学连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭。检查后发现连线正确，请你找出实验中两个操作不当之处： ① ；② 。 【答案】灯泡的亮暗程度 电压 电压表示数大的灯泡更亮 连接电路时开关未断开 滑动变阻器未置于阻值最大处 【详解】（1）[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）[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）[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。 （4）[4][5]为了保护电路，在连接导线时，开关应断开，将滑动变阻器的阻值调到阻值最大处，由题意可知，连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭，故实验中的两个操作不当之处为：1.连接电路时开关未断开；2.滑动变阻器未调到阻值最大处。 通过动手实验验证理论公式，培养科学探究能力；强化控制变量法的应用意识；在实践中深化对W=UIt的理解。 学习新课 三、生活应用：我们用了多少电？ 1. 解读电能表，学会读数 教师出示电能表照片，指导学生识别示数：前后两次读数之差即为本月用电量。 例题：上月读数为3246.8 kW·h，本月为3321.6 kW·h，求本月用电量。 计算：3321.6 - 3246.8 = 74.8 kW·h。 2. 议题讨论：一度电的价值 教师展示信息卡： • 可使25瓦灯泡连续照明40小时 • 可使冰箱运行约24小时 • 可充电手机约100次 • 可支持电动车行驶约6公里 提问：“一度电看似不多，但如果全国每人每天浪费一度电，一年会浪费多少？” 引导学生估算：14亿 × 365 ≈ 5.11万亿度电，相当于多个三峡电站全年发电量。 呼吁节约用电，践行绿色低碳生活方式。。 【例题3】（2024•四川广安中考真题）小强上次查看家里的电能表显示为，本次查看时电能表示数如图所示，下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电功率的仪表 B．在这段时间内消耗的电能为792kW•h C．小强家同时工作的用电器的总功率不能超过2200W D．只将一台标有“220V，1000W”的电热水器接入电路中，正常工作5min，电能表的指示灯闪烁300次 【答案】D 【解析】A、电能表是测量电功的仪表，不是电功率，故A错误； B、电能表前、后的示数为8553.2kW•h、8632.4kW•h，这段时间内消耗的电能为：8632.4kW•h﹣8553.2kW•h＝79.2kW•h，故B错误； C、由图知，电能表的工作电压是220V，电能表平时工作允许通过的最大电流为20A，小强家同时使用的用电器最大总功率：P最大＝UI最大＝220V×20A＝4400W，故C错误；D、电热水器正常工作时的电功率P＝P额＝1000W＝1kW， 单独正常工作5min消耗的电能： W＝Pt＝1kWhkW•h， 3600imp/（kW•h）表示电路中用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3600次， 这段时间内电能表指示灯闪烁的次数： n＝3600imp/（kW•h）kW•h＝300imp（次），故D正确。 故选：D。 打通物理知识与日常生活的联系，提升社会责任感；通过数据震撼强化节能意识；发展数学建模与数量级估算能力。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（2025春•西城区校级月考）在国际单位制中，电能的单位是（　　） A．N（牛） B．W（瓦） C．J（焦） D．Pa（帕） 【答案】C 【解析】在国际单位制中，电能的单位是焦耳，符号为J；力的单位是牛顿，符号为N；功率的单位是瓦特，符号为W；压强的单位为帕斯卡，符号为Pa，故C正确。故选：C。 2．（2025•山东烟台中考真题）电能是现代社会生活的重要资源，每个人都应该有节约用电的意识。下列用电器正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的是（　　） A．台灯 B．智能手机 C．家用空调 D．笔记本电脑 【答案】C 【解析】用电器正常工作1小时所消耗的电能接近1度电，功率P1kW； A、台灯的功率大约20W左右，故A不符合题意； B、智能手机的功率只有几瓦，故B不符合题意； C、家用空调的电功率大约1kW，故C符合题意； D、笔记本电脑的功率100W左右，故D不符合题意。故选：C。 3．甲、乙两电热丝的电阻之比为4︰3，两端的电压之比为2︰1，则相同时间内消耗电能之比为（    ） A．1︰3 B．3︰1 C．2︰3 D．3︰2 【答案】B 【详解】相同时间内消耗电能之比为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．（2024•四川广元中考真题）如图是小英家的电能表表盘示意图，她断开其它用电器，只将电饭煲单独接入电路中正常工作1min，发现电能表转盘转过10r。下列说法正确的是（　　） A．电能表是测量电流的仪表 B．电能表允许通过的最大电流是10A C．电能表表盘示数为10226kW•h D．电饭煲正常工作10min，消耗电能6×105J 【答案】D 【解析】A、电能表是测量一定时间内用电器消耗电能（电功）的仪表，不是测量电流，故A错误； B、10（20）A表示此电能表平时工作允许通过的最大电流不超过20A，但可以小于10A，故B错误； C、电能表表盘示数为1022.6kW•h，故C错误； D、600r/kW•h 表示电路中每消耗1kW•h的电能，电能表转盘转过600r， 则电能表的1min转盘转过了10转，电饭煲消耗的电能： WkW•hkW•h3.6×106J＝6×104J， 则10min消耗的电能：6×104J×10＝6×105J，故D正确。 故选：D。 5．（2024秋•北京期中）北京的道路上行驶着很多公交电车，这种车的车顶上有两根电缆，被称为集电杆，电车通过集电杆与高压电线相连，给电车供电。关于这种电车，下列说法中错误的是（　　） A．相邻的两辆电车之间是并联关系 B．在等红绿灯时，一些电车会放下电缆，此时相当于断开了电路的开关 C．高压电线相当于电源 D．电车会把电能全部转化为机械能 【答案】D 【解析】A、并联电路互不影响，相邻的两辆电车互不影响，之间是并联关系，故A正确，不符合题意； B、在等红绿灯时，一些电车会放下电缆，此时相当于断开了电路的开关，电车没有电流经过，故B正确，不符合题意； C、高压电线相当于电源，给电车提供电压，故C正确，不符合题意； D、电流通过电路时会发热，一部分电能转化为内能，所以电车不能把电能全部转化为机械能，故D错误，符合题意。故选：D。 6．（2024秋•北京石景山区期中）电阻R1和R2的I﹣U关系的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．R1与R2电阻值之比为2：1 B．将R1和R2并联在电压为2.5V电路中，总电流为0.6A C．将 R1和R2并联在电路中，相同时间内R1和R2消耗电能之比为2：1 D．将R1和R2串联在电路中，相同时间内R1和R2消耗的电能之比为2：1 【答案】C 【解析】A、由图可知，当R1、R2两端的电压均为3V时，通过R1、R2的电流分别为0.6A、0.3A， 由I可知，则R1、R2的阻值之比：R1：R2：I2：I1＝0.3A：0.6A＝1：2，故A错误； B、由图可知，当R1两端的电压为2.5V时，通过R1的电流为0.5A， 由I可知，R2的阻值：10Ω， 当R2两端的电压为2.5V，通过R2的电流：I2′0.25A， 根据并联电路的电流特点可知，干路的总电流：I＝I1′+I2′＝0.5A+0.25A＝0.75A，故B错误； C、由W＝UItt可知，将 R1和R2并联在电路中，相同时间内R1和R2消耗的电能之比：，故C正确； D．由W＝UIt＝I2Rt可知，将R1和R2串联在电路中，相同时间内R1和R2消耗的电能之比：，故D错误。故选：C。 7．（2024秋•北京丰台区期中）（多选）关于电功，下列说法正确的是（　　） A．电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能 B．电流做功的过程就是消耗电能的过程 C．用电能表可以测量电流做功的多少 D．电流越大，电流做功就一定越多 【答案】ABC 【解析】A．电功就是电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确； B．消耗电能的多少就是电流做功的过程，也就是电能转化为其他形式的能的过程。消耗了多少电能，就有多少电能发生了转化，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，故B正确； C．用电能表是计算电功的，可以测量电流做功的多少，故C正确； D．电流越大，但是电压、通电时间未知，故电流做功的大小未知，故D错误。故选：ABC。 8．（2024秋•北京朝阳区期末）（多选）小阳跟随父母乘飞机外出旅游时，看到机场有规定：“严禁携带额定能量超过160W•h的充电宝搭乘飞机。”小阳带了一个充电宝，铭牌上标有“电池容量20000mA•h/3.7V”字样。下列说法正确的是（　　） A．充电宝给手机充电时，将电能转化为其他形式的能 B．给充电宝充电时，充电宝相当于一个用电器 C．额定能量为160W•h的充电宝充满电后储存的电能为5.76×105J D．小阳所带的充电宝可以带上飞机 【答案】BCD 【解析】A、充电宝给手机充电时，将储存的化学能转化为电能功手机使用，故A错误； B、给充电宝充电时，充电宝消耗电能，将电能转化为化学能储存起来，所以此时它是一个用电器，故B正确； C、额定能量超过160W•h的充电宝充满电能储存的电能：W＝Pt＝160W×1×3600s＝5.76×105J，C正确； D、电池容量20000mA•h/3.7V的充电宝能储存的电能：W′＝UIt＝3.7V×20000×10﹣3A×1×3600s＝2.664×105J，由于W′＜W，所以小阳所带的充电宝可以带上飞机，故D正确。故选：BCD。 9．（2025•江苏淮安中考真）小明家电能表3月底的示数为，4月底的示数为。小明家4月份用电　 　 kW•h。若电费按每千瓦时0.5元计算，则小明家4月份应交电费　 　 元。 【答案】120；60。 【解析】电能表的读数最后一位是小数位，单位是kW•h。3月底示数为W1＝2158.2kW•h，4月底示数为W2＝2278.2kW•h。4月份用电量为：W＝W2﹣W1＝2278.2kW•h﹣2158.2kW•h ＝ 120kW•h； 已知电费单价是每千瓦时0.5元，根据“电费＝用电量×单价”可得：4月份应交电费＝ 120kW•h×0.5元/kW•h＝60元。 10．（2025•天津中考真题）如图电路，电源电压恒为3V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 　 　 J；闭合开关S1和S2，电流表示数　 A。 【答案】180；2。 【解析】由图可知，只闭合S1，只有电阻丝ac段接入电路，电流表测量电路中的电流，该电路1min消耗的电能：W＝UIt＝3V×1A×1×60s＝180J； 闭合开关S1和S2，电阻丝ac和bc并联接入电路，根据并联电路的特点可知，ac段电阻丝和bc段电阻丝两端的电压相等，由由于ac段电阻丝和bc段电阻丝的阻值相等，根据欧姆定律可知，通过ac和bc的电流相等，即干路的总电流I总＝Iac+Ibc＝1A+1A＝2A。 11．（2025•甘肃兰州中考真题）如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2A。求： （1）电压表的示数U2； （2）电阻R2的阻值； （3）电流在100s内通过电阻R2所做的功W2。 【解析】（1）（2）两个电阻是串联的，电压表测量的是定值电阻R2两端的电压U2；电路中的总电阻为：；R2＝R﹣R1＝15Ω﹣10Ω＝5Ω； 电压表的示数为：U2＝IR2＝0.2A×5Ω＝1V。 （3）电流在100s内通过电阻R2所做的功为：W2＝U2It＝1V×0.2A×100s＝20J。 答：（1）电压表的示数为1V； （2）电阻R2的阻值为5Ω。 （3））电流在100s内通过电阻R2所做的功为20J。 板 书 设 计 第一节 电能 电功 一、电能与电功 1.能量转化：电能→内能、机械能、光能等； 2.定义：电流做的功，符号W，单位焦耳（J）； 3.公式：W=UIt 二、电能表 1.作用：测量用电器的电能消耗量，单位kW·h； 2.读数：月末示数-月初示数（注意小数位） 3.参数解读：10（20）A：标定电流10A，最大允许电流20A； 600Revs/kW·h：每消耗1kW·h的电能，转盘转过600转。 4.电能表计算电能公式：W=n/N（kW·h） 课 堂 小 结 第一节 电能 电功 作 业 教 学 反 思 1. 本节课通过真实生活情境导入，成功激发了学生的学习兴趣。特别是停电视频的对比效果显著，学生积极参与讨论，表达了对电力重要性的深刻认识。但在实验环节时间把控稍显紧张，部分小组未能完成全部三项变量测试，今后应优化实验流程，提前发放预习单明确操作步骤，提高课堂效率。 2. 在公式W=UIt的推导过程中，虽然采用了从电压定义出发的逻辑路径，但仍有个别学生反映“电荷量q”这一中间量较难理解。后续教学中可考虑增加一个模拟动画，动态展示电荷在电场力作用下移动并释放能量的过程，增强微观机制的可视性，帮助学生建立更直观的物理图景。 3. “一度电能做什么”的议题讨论环节达到了预期的情感态度教育目标，学生被具体数据所震撼，纷纷表示要从自身做起节约用电。建议后续可延伸为项目式学习任务，如“设计家庭节能方案”“制作校园节电宣传海报”，进一步促进知行合一，落实核心素养培育。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $