一、电功（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级下册

该初中物理课件聚焦电能表与电功核心内容，系统讲解电能表的用途、技术参数及读数方法，深入阐释电功的概念、公式及影响因素。通过“家庭电费计算依据”的生活问题导入，衔接电学基础，为能量转化学习搭建支架。 其特色在于以实验探究“影响电功大小的因素”为主线，用控制变量法和转化法（灯泡亮度比较电功）培养科学探究与科学思维，结合生活例题（电费、家电耗电）强化能量观念。视频讲解辅助理解，分层练习巩固应用，助力学生深化物理观念，教师可高效开展教学。

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十五章 电能表与电功 电饭煲、电冰箱、洗衣机、空调…… 各种用电器给人们带来了便捷与舒适。 尽管它们结构、功能各异， 但工作时都要消耗电能，并且都会发热。 …… …… …… 用电器消耗的电能与哪些因素有关? 电热器产生的热量又与哪些因素有关? 一、电功 导入新课 第一节 电功 当然知道。可是你知道供电部门是根据什么来计算电费的吗? 知道你家一个月要交多少电费吗? 想一想 1. 知道电能表的用途、了解电能表一些技术参数的含义。 2. 知道电功的概念，会用电功的公式进行相关问题的分析与计算。 学习目标 第一节 电功 重点与难点 教学重点： 1. 电能表的技术参数、用途和读数方法； 2. 电功的概念。 教学难点： 根据电能表的技术参数计算用电器消耗的电能。 第一节 电功 学习内容 1. 电能表 2. 电功 3. 课堂总结 4. 实践与练习 5. 综合提升训练 第一节 电功 一、电能表 第一节 电功 1. 电能表 （1）电能表：用来测量电路消耗电能多少的仪表叫作电能表。 （2）认识电能表：目前，常用的家用电能表是电子式电能表，有些是机械式电能表，如图所示。 机械式电能表 电子式电能表 一、电能表 （3）电子式电能表的技术参数 （以如图所示的电能表分析） 额定电压：220 V 电流规格：10（20）A 频率：50 Hz 电能表常数：2500 imp/（kW·h） 一、电能表 其主要技术参数的含义如下： ①“额定电压220 V”表示是指用电器正常工作时的电压。 ②“电流规格10（20）A”，“10A”表示基本电流，它是确定电能表有关特性的电流值；“20A”是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。 ③“电能表常数2500imp /（kW·h）”，表示每消耗1kW·h电能，电能表脉冲指示灯闪烁2500次。 一、电能表 （4）机械式电能表的技术参数 电能表的铭牌 电能的单位为千瓦时 “10A”表示基本电流，它是确定电能表有关特性的电流值；“20A”是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。 “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、电能表 （6）电能表的读数 电子式电能表的示数如图所示。连续用电一段时间后，其示数会变化。在实际生活中，供电部门一般仅记录电能表示数的整数部分，并按前后两次记录的数据之差计算电费。 电能表当前的示数为 15372.76kW·h。 （5）电能表的计量单位 电能表的计量单位是千瓦时，符号为 kW·h。 在数值上等于功率为1kW的用电器工作1h所消耗的电能。 1kW·h＝3.6×106J 一、电能表 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 （7）通过电能表求用电器消耗电能的方法 甲 乙 例如，小华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、电能表 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。 一、电能表 【分析】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 【例题1】关于图中电能表说法正确的是（　　） A．电能表工作时最小电流是10A B．电能表的示数为2023.6J C．电能表能长期正常工作的最大电流是40A D．电能表的指示灯每小时闪烁1600次 【解析】AC．电能表上的10（40）A表示该电能表的标定电流为10A，允许通过的最大电流为40A，故A错误，C正确； B．电能表是测量用电器消耗电能的仪表，所用单位是kW·h，电能表的最后一位为小数，因此电能表的示数为2023.6kW·h，故B错误； D．1600imp/（kW ⋅h）表示每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次，所以电能表的指示灯每闪烁1600次消耗1kW·h的电能，故D错误。故选C。 C 一、电能表 【例题2】小明发现家里的电能表没有转动的铝盘，取而代之的是脉冲信号灯，用电时脉冲灯闪烁，示数由液晶板显示，按键可以切换显示的内容，图甲中显示的是截至上个月末电能表记录的总电量，为_______________，切换回当前总电量后如图乙所示，则本月小明家已用电 _______度，脉冲灯闪烁___________次。 【解析】由图甲得上月末电能表的示数为20236.31kW∙h，由图乙得当前电能表的示数为20246.31kW∙h，则本月小明家已用电 20236.31kW∙h-20246.31kW∙h=10 kW∙h 1200imp/kW∙h表示电路中用电器每消耗1kW∙h的电能，电能表的脉冲灯闪烁1200次，则当月脉冲灯闪烁的次数 n＝1200imp/kW∙h×10kW∙h＝12000imp 20236.31kW∙h 10 12000 一、电能表 二、电功 第一节 电功 1. 电功的概念 我们知道：家里的用电器工作时，电能表的示数会发生变化，这说明用电器消耗了电能，即电能转化成了其他形式的能量。 各类用电器是如何将电能转化为其他形式的能呢？ 电流做的功=消耗的电能 （1）探究电流做功的实质 事例分析一：电风扇运转时，电流通过电动机使其转动，该过程电风扇消耗了电能，把电能转化成了其他形式的能（机械能、内能等）。 我们知道，做功的过程总伴随着能量转化，电流做了多少功，电路中就消耗了多少电能。 二、电功 事例分析二：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。 电流做功105J= 消耗了105J的电能 其他的一些事例： 白炽灯通电后，电能转化为内能进而转化为光能，供人们照明； 电视机通电后，电能主要转化为光能和声能； 手机充电器通电后，电能主要转化为化学能等。 二、电功 总结：电流做功的实质 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 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。电功的大小可以用来量度用电器消耗的电能的多少。 二、电功 （2）电功定义： 电流所做的功叫作电功。用字母W表示。是表示电能转化为其他形式能的多少的物理量。 （3）电功大小 研究表明：电功大小与用电器两端的电压、通过的电流和通电时间有关。 ①定义式 物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积。 W=UIt 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 二、电功 由W＝UIt 和欧姆定律 可得: ②电功的推导公式 电功的推导公式只适用于纯电阻电路； 而定义式W＝UIt 是普遍适用的公式。 利用电功公式及其变形公式计算时，要注意各物理量的同一性和同时性。 W＝I2Rt 二、电功 （4）1kw·h可以完成的工作 二、电功 空调工作约40min LED （发光二极管） 灯工作100 h 电水壶烧开 约10L水 笔记本计算机 工作约30h 【提出问题】电流做功多少与哪些因素有关? 【猜想与假设】 电流做功的多少可能与电流有关；可能与电压有关；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”。 【设计实验】实验中用到的方法： 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。 2. 探究“影响电功大小的因素” 二、电功 【进行实验】 （1）探究电功与电压的关系 ①如图所示，将两个电阻不等的白炽灯泡串联在电路中。闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电压表的示数。 ②实验记录 现象：两个白炽灯泡串联在电路中，L1灯更亮，其两端的电压也大。 灯泡 电压（V） 发光情况 L1 2.0 亮 L2 1.0 暗 二、电功 （2）探究电功与电流的关系 ①如图所示，将这两个灯泡并联在电路中，闭合开关，调节滑动变阻器，比较两个灯泡的亮暗和两只电流表的示数。 ②实验记录 现象：两个灯泡并联在电路中，乙灯更亮，通过的电流也大。 灯泡 电流（A） 发光情况 L1 0.26 亮 L2 0.6 暗 二、电功 【分析论证】 （1）两个灯泡串联时，通过灯泡的电流相等。因此，电压越高，电流做的功越多，灯泡就越亮。 （2）两个灯泡并联时，灯泡两端的电压相等。因此，电流越大，用流做的功越多，灯泡就越亮。 实验结论 进一步实验可得出： 电流所做的功与电压、电流、通电时间成正比. 二、电功 视频讲解——《探究电功与电压和电流的关系》 二、电功 【例题3】将一个电暖器单独接在家庭电路中，它连续正常工作2h后，电能表的示数由4321.82kw·h变为4323.42kw·h。已知该电暖器的额定电压为220V，求通过电暖器的电流。 【分析】根据电能表示数的变化，可算出2h内电暖器消耗的电能，再利用电功的公式就可以求出通过电暖器的电流。 【解析】电暖器消耗的电能 W=4323.42kW·h-4321.82kW·h=1.6kW·h 由电功的公式W=Ult 可得，通过电暖器的电流 I= W/Ut= 1.6×3.6×106J/（220V×3600s）=3.64A 二、电功 【例题4】如图所示，电源电压不变，电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S，两电流表的示数分别为0.5A和0.2A，则电源电压为 V，电阻R1的阻值为 Ω。通电1min，该电路消耗的总电能为 J。 【解析】由电路图知，闭合开关S，电阻R1、R2并联，电流表A2、A1分别测量干路和R1支路中的电流。因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和，所以电流表A2的示数为0.5A，即干路中的电流为I=0.5A 电流表A1的示数为0.2A，即通过R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A 电阻R2两端的电压为U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V 因为并联电路各支路两端电压相等，所以电源电压为U=U2=6V 由欧姆定律知道，电阻R1的阻值为R1=U/I1 =6V /0.2A=30Ω 通电1min，该电路消耗的总电能W=UIt=6V×0.5A×1×60s=180J 二、电功 180 6 30 【例题5】如图所示，在做“探究影响电流做功多少的因素”实验时，可以根据灯泡的亮暗程度比较相同时间内电流做功的多少。 （ 1）利用如图所示电路，可控制变量_______________相等，验证__________对电流做功多少的影响； 不必 电流和通电时间 电压 二、电功 同种规格的灯泡，通电时间越长，消耗的电能越多，电流做功越多 （2）对于“电流做功多少与通电时间的关系”，是否必需通过实验去验证？_______（选填“不必”或者“必须”）简要说明你的观点__________ 。 【解析】（1）利用如图所示电路，两个灯泡串联在同一个电路中，同时通电，且电流相等，所以可控制变量电流和通电时间相等。 通过调节滑动变阻器滑片位置，两个灯泡的电流和通电时间相等，改变两个灯泡两端的电压表示数，即灯泡的电压改变，观察灯泡亮度，所以能验证电压对电流做功多少的影响。 （2）对于“电流做功多少与通电时间的关系”， 不必通过实验去验证；由于同种规格的灯泡，正常工作，电功率相同，通电时间越长，由W=Pt可知，消耗的电能越多，电流做功越多。 二、电功 三、课堂总结 第一节 电功 课堂总结（1） （1）电能表：用来测量电路消耗电能多少的仪表。 （2）电能表的参数： ①计量单位：千瓦时（kW·h），俗称度。 ②额定电压: 220V； ③电流规格：例如“10（20）A”表示基本电流为10A， 正常运行的最大电流20A。 ④电能表常数：例如“1600imp/kW·h”或“3200r/kW·h”。 （3）测量电能：电能表表盘上前后两次示数之差即消耗的电能。 （1）电功：电流所做的功。计算：W=UIt （2）单位：国际单位是焦耳（J） 1J=1V×1A×1s 常用单位是千瓦时（kW·h） 1kw·h=3.6×106J （3）电功的推导公式：W = t W＝I2Rt 电 功 电功 电能表 课堂总结（2） 四、实践与练习 第一节 电功 实践与练习 1. 小明家的电能表，2月底的示数为2138.20kW·h，3月底的示数为2198.70kW·h 。若按每千瓦时0.52元/（kW·h）计算，则小明家3月份应交电费多少元?他家3月份消耗的电能是多少焦? 【解析】小明家3月份消耗的电能 W=（2198.70-2138.20）kW·h=60.50 kW·h 电费 0.52元/（kW·h）×60.50kW·h=31.46元 3月份消耗的电能 W=60.50kW·h=3.6×106J×60.50 =2.178×108J 1kw·h=3.6×106J 实践与练习 2. 小明为了解某额定电压为220V的用电器的耗电情况，将该用电器单独接在家庭电路中，发现5min内电能表脉冲指示灯闪烁了44次。已知电能表常数为1200imp/（kW·h），则这段时间内用电器消耗了多少电能?用电器的工作电流是多大? 【解析】电能表脉冲指示灯闪烁了44次，用电器消耗的电能 用电器的工作电流： I= W/Ut= ×3.6×106J/（220V×5×60s）=2A 实践与练习 3. 将额定电压为220V的电暖器接入家庭电路。先将电暖器的调温旋钮调到高温挡，若此时通过电暖器的电流为7.27A，则15min内电流做了多少功?若将调温旋钮调到低温挡，此时通过电暖器的电流为2.73A，则15min内电流做了多少功?该电暖器在这30min内一共消耗了多少电能? 【解析】（1）W1= UI1t= 220V×7.27A×15×60S= 1.44 ×106J （2） W2= UI2t= 220V×2.73A×15×60S= 5.4 ×105J （3） W= W1+W2=1.44×106J +5.4×105J= 1.98 ×106J 实践与练习 4. 闪电是常见的大气放电现象。某次闪电的电压约为1×108V，电流约为2×105A，持续时间约为0.1s，则此次闪电大约释放了多少电能?一次闪电竟然释放出如此巨大的能量，这让小明十分震惊。 他想，如果能将这些能量收集起来供人们使用该多好啊!请你思考并与同学讨论：要实现小明的愿望，需要解决哪些问题? 实践与练习 【解析】W=UIt=1×108V×2×105A×0.1S= 2×1012J 需要解决的问题（参考）： （1）闪电的发生时间、地点和强度难以准确预测，导致无法提前布局收集设备。 （2）闪电能量在极短时间内（约0.001-0.01秒）释放，峰值功率高达数亿千瓦，现有技术和设备难以承受这种瞬时高功率冲击。 （3）需在全球范围内布设闪电能量收集器，但现有技术无法实现高效、可靠的能量收集和传输，例如电磁干扰、能量损耗等问题。 五、综合提升训练 第一节 电功 综合提升训练 1．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 【解析】A．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，两者不是同一个物理量，故A错误，符合题意； B．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，故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，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。 A 2. 小明在家中拍到一张电能表照片，如图所示，仔细 观察照片后，得到了以下结论，你认为正确的是（　） A．电能表的基本电流是20A B．电能表工作时的允许通过的最大电流是10A C．拍照片时，家中已消耗的电能为2818.5J D．若电路消耗了3.6106J的电能，则电能表的指示灯将闪烁3000次 【解析】AB．电能表上标有“10（20）A”，其中10A 是基本电流，20A是允许通过的最大电流，故A错误，B错误； C．拍照片时，家中已消耗的电能为2818.5kW・h，故C错误； D．因为3.6×106J = 1kW・h，根据“3000imp/kW・h”可知，电路消耗1kW・h的电能，电能表的指示灯将闪烁3000 次，所以若电路消耗了3.6×106J 的电能，则电能表的指示灯将闪烁3000 次，故D正确。故选D。 综合提升训练 D 3．设电阻R1＜R2，在电路电压恒定的情况下，相同时间内要使电路中电流做功最多，应采用的连接方法是（　　） A．R1单独接入电路 B．R2单独接入电路 C．R1、R2串联后接入电路 D．R1、R2并联后接入电路 【解析】根据W=UIt=U2/Rt可知电路中总电阻最小时，在相同时间内电流做功最多；根据电阻越串越大、大于任何一个分电阻，电阻越并越小、小于任何一个分电阻可知，当两个电阻并联时总电阻最小；即当两电阻并联时，相同时间内电流做功最多。 故选D。 D 综合提升训练 4．如图所示为搭载自主知识产权麒麟9000S芯片 的华为Mate60Pro。该手机采用锂离子聚合物5000mA•h不可拆卸式电池，电池工作电压为3.7V，则一次充满电储存电能为________J。该手机支持有线最大超级快充（20V/4.4A），兼容11V/6A或10V/4A等超级快充，若充电10分钟，最多可充满_____%的电量。（保留整数） 【解析】电池一次充满电储存电能 充电10min可以充的电量 则若充电10分钟，最多可充满电量的百分比 66600 79 综合提升训练 5. 如图所示，电源电压恒定，R2的阻值为20Ω，只闭合开关S时，电流表示数为0.3A，则电源电压为 V；当再闭合开关S1时，电流表示数变化了0.2A，则R1的阻值为 Ω，工作1 min，电流通过R1做的功为 J。 【解析】只闭合开关S时，电路为R2的简单电路，电流表示数为0.3A，由欧姆定律得，电源电压为U=IR2=0.3A×20Ω=6V 当再闭合开关S1时，电路变为R1、R2并联，电流表测量干路电流。并联电路中，用电器互不影响，R2的电流不变，干路电流为R1、R2电流之和，电流表示数变化了0.2A，则R1的电流为0.2A，由欧姆定律得，R1阻值为 工作1min，电流通过R1做的功为 W1=U1I1t=6V×0.2A×60s=72J  6  30 综合提升训练  72 6. 小明在验证“电功与电流的关系”活动中。 （1）图中两只灯泡的连接方式是______ 联，它们工作时的电阻要________ （选填“相同”或“不同”）； （2）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____________； 不可以 （3）移动滑动变阻器的滑片改变了灯泡两端的电压，_______（选填“可以”或“不可以”）进一步验证“电功与电压的关系” 灯泡亮的电流表示数大(或“电流表示数大的灯泡亮”、 “灯泡亮的电流大”） 不同 并 综合提升训练 【解析】（1）由图可知，两灯泡是相互独立的，互不影响，是并联关系，并联时电压相等，要想让电流不相等，就要选用不同的电阻的灯泡。 （2）通过灯泡的电流越大，与灯泡串联的电流表的示数就越大，电流通过小灯泡做的功越多，小灯泡的实际功率就越大，灯泡就越亮。 （3）研究电流做功与电压的关系时，应控制电流和通电时间相同，由图可知：调节滑动变阻器的滑片P的位置来改变灯两端电压，也改变了灯泡中的电流，所以不能研究电流做功与电压关系。 综合提升训练 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $