15.2 电功率（导学案）物理沪粤版2024九年级上册

15.2 电功率（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 3.4.5 结合实例，了解电功和电功率。 物理观念：理解电功率的概念，知道电功率是表示电流做功快慢的物理量，明确其定义式和推导式P=UI，以及单位瓦（W）和千瓦（kW）及其换算关系。 科学思维：通过探究灯泡电功率与电压、电流关系的实验，学会运用控制变量法分析问题，能根据实验现象归纳出电功率与电压、电流的关系。 科学探究：参与 “认识电功率” 和 “探究电功率与哪些因素有关” 的活动，体验实验设计、操作和数据分析的过程，培养探究能力。 科学态度与责任：认识到电功率是选择用电器的重要参数，了解其在生活中的应用，增强节约用电的意识。 【学习重点】 1．电功率的概念及定义式，理解电功率表示电流做功的快慢； 2．电功率的推导式P=UI及单位换算；通过实验探究得出电功率与电压、电流的关系。 【学习难点】 1．理解电功率与电功的区别和联系，电功表示电流做功的多少，电功率表示电流做功的快慢； 2．运用控制变量法设计并完成探究电功率与电压、电流关系的实验，分析实验数据得出结论；灵活运用电功率公式解决实际问题。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．在物理学中，把电流在某段时间内所做的______跟这段______的比叫做电功率。 2．电功率是表示____________的物理量，即电功率大的用电器电流做功______。 3．电功率用字母______表示，公式为。电功率的国际单位是______，常用单位还有千瓦(kW)，1kW=______W。 4．精确的实验表明，电功率等于电压U跟电流I的乘积，即P =______ ，应用公式计算时，物理量必须使用国际单位，即U的单位为V，I的单位为A，P的单位为W。 【课堂探究】 探究一、认识电功率——从实验到定义 1．探究目标 通过对比实验，观察不同功率灯泡的亮度差异，理解“电功率反映电流做功快慢”的物理意义。掌握电功率的定义、符号、公式及单位换算，能识别用电器铭牌上的电功率参数。 2．探究过程 实验操作：教材活动1——灯泡亮度与电功率的关系 实验器材：标有“220V 15W”“220V 100W”的灯泡各1个、家庭电路插座、导线。 实验步骤： ①将两个灯泡分别单独接入家庭电路，闭合开关，观察并记录灯泡亮度； ②对比现象：“220V 100W”灯泡更亮，“220V 15W”灯泡较暗。 讨论分析： 家庭电路电压均为220V（相同），通电时间相同，为何亮度不同？ →亮的灯泡单位时间内消耗的电能更多，即电流做功更快。 概念构建：电功率的定义与公式 定义推导：结合实验现象，物理学中用“电流做功与时间的比”表示做功快慢，即电功率（P）； 核心公式：由定义得（W为电功，t为时间）； 单位体系： 国际单位：瓦特（简称“瓦”），符号W； 常用单位：千瓦（kW），换算关系1kW=1000W； 铭牌解读：教材图15-2-1中，节能灯“7W”表示每秒消耗7J电能，蒸汽电熨斗“1200W”表示每秒消耗1200J电能，是用电器的核心性能参数。 实例认知：常见用电器的电功率 小功率：手电筒灯泡（0.5W）、手机充电器（10W）； 中功率：电风扇（50W）、日光灯（40W）； 大功率：电熨斗（1200W）、电热水器（2000W）。 3．探究结论 电功率的本质：反映电流做功的快慢，功率越大，相同时间内消耗的电能越多。 基础公式与单位：，单位W或kW，用电器铭牌上的“××W”即额定电功率。 【例题1】手机电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”（符号mA·h）。某型号手机电池铭牌上标有电池电压是3.8V，容量是4000mA·h，这种电池一次充满电可储存的能量为________J，充电时，手机中的锂电池相当于电路中的________（选填“电源”、“开关”或“用电器”）。 探究二：影响电功率的因素——控制变量实验 1．探究目标 用“控制变量法”设计实验，探究电功率与电压、电流的关系，掌握串联“控电流”、并联“控电压”的思路。结合电功公式推导出P=UI，明确公式中各物理量的单位对应关系。 2．探究过程 实验设计：教材活动2——探究电功率与U、I的关系 实验器材：电源（3V，2节干电池）、两个不同功率的灯泡（L1、L2）、电流表、电压表、开关、导线。 实验思路：遵循教材“金钥匙”——探究与电流的关系时控电压不变（并联），探究与电压的关系时控电流不变（串联）。 实验1：串联电路（控电流相同，探究与电压的关系） 电路连接：参照教材图15-2-2(a)，L1与L2串联，电流表测电路电流（串联电流处处相等），电压表分别测两灯电压； 数据记录（教材表15-2-1示例）： 灯泡编号 电压U/V 灯泡亮度 电功率大小 L1 1.2 暗 小 L2 1.8 明 大 结论：电流相等时，电压越高，电功率越大，灯泡越亮。 实验2：并联电路（控电压相同，探究与电流的关系） 电路连接：参照教材图15-2-2(b)，L1与L2并联，电压表测电源电压（并联电压相等），电流表分别测两灯电流； 数据记录（教材表15-2-2示例）： 灯泡编号 电流I/A 灯泡亮度 电功率大小 L1 0.2 暗 小 L2 0.4 明 大 结论：电压相等时，电流越大，电功率越大，灯泡越亮。 公式推导：的推导过程 已知：电功公式W=UIt，电功率定义式； 代入化简：将W=UIt代入，消去t得P=UI； 单位要求：U（V）、I（A）、P（W），即1W=1V·A。 3．探究结论 影响因素：电功率与用电器两端的电压和通过的电流成正比——电压越高、电流越大，电功率越大。 核心公式：P=UI（适用于所有纯电阻电路），是电功率计算的核心公式。 【例题2】小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系，电源电压3V，电阻R有4个阻值（5Ω、10Ω、15Ω、25Ω）供选用，滑动变阻器Rp规格为“10Ω 2A”。 实验序号 R/Ω I/A ① 5 ② 10 0.20 ③ 15 0.13 （1）开关闭合前，应将滑动变阻器滑片P移到最 _____（选填“左”或“右”）端；闭合开关后，小明发现电流表、电压表示数均为0，他将一根导线的一端接电源正极，另一端依次试触a、b、c、d各接线柱，当接触到d时，电压表开始有示数且为3V，电流表示数仍为0，经进一步检查，电流表、开关、导线及各接线处均完好，则电路中可能的故障是 _____； （2）当接入的电阻R的阻值为5Ω，闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，此时电流表示数如图乙所示，该示数为 _____A。将R阻值先后分别换成10Ω、15Ω和25Ω后，重复上述操作。由实验结果可得出的结论是：在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 _____比； （3）图丙图像中，能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 _____。 探究三：电功率的计算应用——教材例题与作业解析 1．探究目标 运用P=UI和W=Pt解决教材典型问题，掌握“单位统一”的解题原则。规范解题步骤，能处理电流计算、电能消耗、大功率现象（如闪电）等常见题型。 2．探究过程 教材例题解析：电灯的电功率与电功计算 题目：一盏电灯接在220V电路中，电流70mA，求电功率；正常工作100min，电流做功多少？ 解题步骤： ①统一单位：I=70mA=0.07A，t=100min=6000s； ②算电功率：P=UI=220V×0.07A=15.4W； ③算电功：W=Pt=15.4W×6000s=9.24×104J； 答案：电功率15.4W，电流做功9.24×104J。 教材作业实践：典型题目解析 （1）作业1：电风扇电流计算 题目：电风扇电压220V，功率55W，求正常工作电流； 解答：由P=UI得I= （2）作业3：日光灯电能计算 题目：8盏40W日光灯，工作2h，消耗电能多少焦？合多少kW·h？ 解答： ①总功率：P总=8×40W=320W=0.32kW； ②算电能： 用kW·h：W=Pt=0.32kW×2h=0.64kW·h； 换算成J：0.64kW·h=0.64×3.6×106J=2.304×106J。 （3）作业5：闪电的功率与电能计算 题目：闪电平均电流2×104A，电压1×109V，历时1×10-3s，求释放电能和平均功率； 解答： ①平均功率：P=UI=1×109V×2×104A=2×1013W； ②释放电能：W=Pt=2×1013W×1×10-3s=2×1010J。 3．探究结论 解题关键： 选公式：已知U、I用P=UI，已知P、t用W=Pt； 单位统一：V、A、s对应W、J；kW、h对应kW·h（1kW·h=3.6×106J）。 常见题型：用电器电流、电能消耗、大功率现象计算，均需严格遵循教材公式与单位要求。 【例题3】在如图所示的电路中，电源电压恒为6V，滑动变阻器R2标有“20Ω  3A”的字样，闭合开关S，电流表的示数为0.3A。求 （1）R1的阻值； （2）R2允许接入电路的最小阻值； （3）整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比。 探究四：用电器铭牌解读与节能分析 1．探究目标 解读教材冰箱铭牌（表15-2-3）的核心参数，理解各指标的物理意义。从节能角度判断关键指标，明确“额定耗电量”的重要性。 2．探究过程 铭牌参数解读：教材表15-2-3（冰箱铭牌） 铭牌参数 数值 物理意义 与节能的关系 额定电压 220V 冰箱正常工作的电压 适配家庭电路，电压不符耗电异常 输入总功率 140W 冰箱工作时的总功率 功率越大，工作时单位时间耗电越多 额定耗电量 0.8kW·h/24h 24小时消耗的电能约0.8kW・h 数值越小，越节能（核心指标） 额定频率 50Hz 适配我国电网频率 确保正常运转，与节能无关 节能分析：为何关注“额定耗电量”？ 输入总功率140W是“工作时的功率”，但冰箱压缩机间歇运行（非24小时工作）； 额定耗电量直接反映24小时实际总能耗，比“输入功率”更能体现节能效果（如0.8kW・h/24h比1.0kW・h/24h更节能）。 作业2解析：家用灯泡电流判断 题目：家用照明灯泡正常工作电流约为（ ） A．0.2A B．2A C．20A D．200A 分析：以“220V 40W”灯泡为例，I=，接近0.2A； 答案：选A。 3．探究结论 铭牌解读重点：关注“额定电压、输入总功率、额定耗电量”，其中额定耗电量是判断用电器节能与否的核心指标。 生活应用：选择用电器时，优先选额定耗电量小的产品，降低长期使用能耗。 【例题4】灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲，L和R的I-U图线分别为图乙中的A、B，闭合开关S，L正常发光，电路的总功率为4.8W。则此时灯泡L的（　　） A．电压为7V B．电流为0.3A C．电阻为20Ω D．功率为3W 【归纳整理】 【课堂练习】 一、单选题 1．夏天到了，相比于空调，使用电风扇对身体更好些，也更节能环保。如图所示，是一款电风扇的“挡位”旋钮，当由2挡位调至3挡位时，能够吹出更强劲的风。则相较于2挡，下列关于3挡说法正确的是（　　） A．消耗电能更多 B．消耗电能更快 C．消耗电能更少 D．消耗电能更慢 2．如图所示，关于灯泡变亮的说法中正确的是（　　） A．M连E接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向右移 B．M连F接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向右移 C．M连E接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向左移 D．M连F接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向左移 3．节能灯铭牌上的“9W”表示（　　） A．节能灯的额定电压 B．节能灯的实际电压 C．节能灯的额定功率 D．节能灯的实际功率 4．两个灯泡串联在电路中，其中一盏灯正常发光，另一盏灯发光较暗，则下列说法正确的是（　　） A．发光较暗的灯泡电阻大，两端电压大，电功率小 B．发光较暗的灯泡电阻小，两端电压小，电功率小 C．正常发光的灯泡两端电压大，通过的电流大，电功率大 D．正常发光的灯泡灯丝的电阻小，通过的电流大，电功率大 二、填空题 5．有甲、乙两只灯泡分别标有“220V 40W”和“110V 40W”字样，当它们正常发光时 _____较亮（选填“甲灯较亮”、“乙灯较亮”、“一样亮”或“无法判断”）；小明养成随手关灯的良好习惯，当他关掉家中不用的电灯后，家中电路的总电阻 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 6．电功率是表示______的物理量，用字母______表示，定义为______，公式______．电功率的国际单位是______，常用单位还有______． 7．图示电能表能接入用电器的最大总功率为___________W；小明发现家中多个用电器正常工作时，指示灯在1min内闪烁90次，这段时间内电路消耗的电能为___________kW·h。 8．有两只灯泡，L1规格为“12V 6W”、L2规格为“12V 12W”，它们的电流随电压的变化关系如图，若将L1、L2并联接在8V的电源上，此时L1、L2的电功率之比为_________。 三、实验题 9．一只小灯泡的额定电压为2.0V，正常发光时的电阻约为8Ω。小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电源A电压为6V，电源B电压为3V、滑动变阻器规格10Ω 2A，导线若干。 （1）为保证实验顺利进行，本实验应该选择 ___________（选填“A”或“B”）规格的电源。连接电路时开关应 ___________； （2）如图是小红测量小灯泡L1额定功率的实物电路图（不完整），请用笔画线代替导线将实物电路图甲连接完整，要求：滑动变阻器的滑片P向左移动时，电压表示数变大；___________ （3）正确连接电路后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡L1不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是 ___________。更正错误后，小明调节滑动变阻器滑片位置直到电压表读数为2.0V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙，则小灯泡的额定电流为 ___________A，小灯泡的额定功率为 ___________W。 10．现有下列器材：学生电源（6V）、电流表（00.6A）、电压表（03V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、滑动变阻器（100Ω  0.5A），开关和导线若干，利用这些器材探究“电流与电压、电阻的关系”。 （1）请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路______（要求滑片向右滑时，电流表示数变大）； （2）小敏同学探究电流跟电压的关系，他连好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是______； （3）小敏同学排除故障后闭合开关，他调节滑动变阻器，测出通过定值电阻为5Ω的电流和对应的电压值，如下表所示，分析数据后发现表格中电流与电压不成正比，检查两电表均无故障，你认为可能的原因是______。排除上述原因后，实验结论是：______； U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 I/A 0.12 0.22 0.32 0.42 0.52 （4）小敏同学接着探究电流跟电阻的关系，他依次接入5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻。实验中他先接入5Ω，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数为2V不变，记下电流表的示数，然后断开开关，用10Ω定值电阻时替换5Ω，如果要保持电压表示数不变滑动变阻器的滑片应该向______端（选填“A”或“B”）移动，两次电路的总功率之比为______； （5）小敏只用电阻箱代替定值电阻实验，且其他连接方式不变。若保持电阻箱两端的电压为2V，为能完成实验，电阻箱可接入电路的阻值范围是______Ω至______Ω。 四、计算题 11．小明学习了电学知识后，在家自制了一盏调光灯，他选用了标有“2.5V 0.5W”的小灯泡，电源电压恒为4.5V，组成如图电路。小明闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。请通过计算回答： （1）小灯泡正常发光时的电流是多少安？ （2）此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少欧？ （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能是多少焦？ 12．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡标有“12V；12W”，滑动变阻器标有“30；2A”的字样，闭合开关S，滑片P从最右端向左滑动的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图乙所示，求 （1）小灯泡正常发光的电阻； （2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻； （3）电路总功率的变化范围。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 15.2 电功率（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 3.4.5 结合实例，了解电功和电功率。 物理观念：理解电功率的概念，知道电功率是表示电流做功快慢的物理量，明确其定义式和推导式P=UI，以及单位瓦（W）和千瓦（kW）及其换算关系。 科学思维：通过探究灯泡电功率与电压、电流关系的实验，学会运用控制变量法分析问题，能根据实验现象归纳出电功率与电压、电流的关系。 科学探究：参与 “认识电功率” 和 “探究电功率与哪些因素有关” 的活动，体验实验设计、操作和数据分析的过程，培养探究能力。 科学态度与责任：认识到电功率是选择用电器的重要参数，了解其在生活中的应用，增强节约用电的意识。 【学习重点】 1．电功率的概念及定义式，理解电功率表示电流做功的快慢； 2．电功率的推导式P=UI及单位换算；通过实验探究得出电功率与电压、电流的关系。 【学习难点】 1．理解电功率与电功的区别和联系，电功表示电流做功的多少，电功率表示电流做功的快慢； 2．运用控制变量法设计并完成探究电功率与电压、电流关系的实验，分析实验数据得出结论；灵活运用电功率公式解决实际问题。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．在物理学中，把电流在某段时间内所做的功跟这段时间的比叫做电功率。 2．电功率是表示电流做功快慢的物理量，即电功率大的用电器电流做功快。 3．电功率用字母P表示，公式为。电功率的国际单位是瓦特，常用单位还有千瓦(kW)，1kW=103W。 4．精确的实验表明，电功率等于电压U跟电流I的乘积，即P =UI ，应用公式计算时，物理量必须使用国际单位，即U的单位为V，I的单位为A，P的单位为W。 【课堂探究】 探究一、认识电功率——从实验到定义 1．探究目标 通过对比实验，观察不同功率灯泡的亮度差异，理解“电功率反映电流做功快慢”的物理意义。掌握电功率的定义、符号、公式及单位换算，能识别用电器铭牌上的电功率参数。 2．探究过程 实验操作：教材活动1——灯泡亮度与电功率的关系 实验器材：标有“220V 15W”“220V 100W”的灯泡各1个、家庭电路插座、导线。 实验步骤： ①将两个灯泡分别单独接入家庭电路，闭合开关，观察并记录灯泡亮度； ②对比现象：“220V 100W”灯泡更亮，“220V 15W”灯泡较暗。 讨论分析： 家庭电路电压均为220V（相同），通电时间相同，为何亮度不同？ →亮的灯泡单位时间内消耗的电能更多，即电流做功更快。 概念构建：电功率的定义与公式 定义推导：结合实验现象，物理学中用“电流做功与时间的比”表示做功快慢，即电功率（P）； 核心公式：由定义得（W为电功，t为时间）； 单位体系： 国际单位：瓦特（简称“瓦”），符号W； 常用单位：千瓦（kW），换算关系1kW=1000W； 铭牌解读：教材图15-2-1中，节能灯“7W”表示每秒消耗7J电能，蒸汽电熨斗“1200W”表示每秒消耗1200J电能，是用电器的核心性能参数。 实例认知：常见用电器的电功率 小功率：手电筒灯泡（0.5W）、手机充电器（10W）； 中功率：电风扇（50W）、日光灯（40W）； 大功率：电熨斗（1200W）、电热水器（2000W）。 3．探究结论 电功率的本质：反映电流做功的快慢，功率越大，相同时间内消耗的电能越多。 基础公式与单位：，单位W或kW，用电器铭牌上的“××W”即额定电功率。 【例题1】手机电池上标有“电压”和“容量”两个重要参数。容量的单位通常为“毫安时”（符号mA·h）。某型号手机电池铭牌上标有电池电压是3.8V，容量是4000mA·h，这种电池一次充满电可储存的能量为________J，充电时，手机中的锂电池相当于电路中的________（选填“电源”、“开关”或“用电器”）。 【答案】 54720 用电器 【解析】[1]电池电压U＝3.8V，容量Q＝4000mA·h，这种电池充满电可储存的能量为W＝UIt＝UQ＝3.8V×4000mA·h＝3.8V×4000mA×1h＝3.8V×4A×3600s＝54720J [2]手机电池充电时，消耗电能，转化成化学能，所以充电时，手机中的电池相当于电路中的用电器。 探究二：影响电功率的因素——控制变量实验 1．探究目标 用“控制变量法”设计实验，探究电功率与电压、电流的关系，掌握串联“控电流”、并联“控电压”的思路。结合电功公式推导出P=UI，明确公式中各物理量的单位对应关系。 2．探究过程 实验设计：教材活动2——探究电功率与U、I的关系 实验器材：电源（3V，2节干电池）、两个不同功率的灯泡（L1、L2）、电流表、电压表、开关、导线。 实验思路：遵循教材“金钥匙”——探究与电流的关系时控电压不变（并联），探究与电压的关系时控电流不变（串联）。 实验1：串联电路（控电流相同，探究与电压的关系） 电路连接：参照教材图15-2-2(a)，L1与L2串联，电流表测电路电流（串联电流处处相等），电压表分别测两灯电压； 数据记录（教材表15-2-1示例）： 灯泡编号 电压U/V 灯泡亮度 电功率大小 L1 1.2 暗 小 L2 1.8 明 大 结论：电流相等时，电压越高，电功率越大，灯泡越亮。 实验2：并联电路（控电压相同，探究与电流的关系） 电路连接：参照教材图15-2-2(b)，L1与L2并联，电压表测电源电压（并联电压相等），电流表分别测两灯电流； 数据记录（教材表15-2-2示例）： 灯泡编号 电流I/A 灯泡亮度 电功率大小 L1 0.2 暗 小 L2 0.4 明 大 结论：电压相等时，电流越大，电功率越大，灯泡越亮。 公式推导：的推导过程 已知：电功公式W=UIt，电功率定义式； 代入化简：将W=UIt代入，消去t得P=UI； 单位要求：U（V）、I（A）、P（W），即1W=1V·A。 3．探究结论 影响因素：电功率与用电器两端的电压和通过的电流成正比——电压越高、电流越大，电功率越大。 核心公式：P=UI（适用于所有纯电阻电路），是电功率计算的核心公式。 【例题2】小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系，电源电压3V，电阻R有4个阻值（5Ω、10Ω、15Ω、25Ω）供选用，滑动变阻器Rp规格为“10Ω 2A”。 实验序号 R/Ω I/A ① 5 ② 10 0.20 ③ 15 0.13 （1）开关闭合前，应将滑动变阻器滑片P移到最 _____（选填“左”或“右”）端；闭合开关后，小明发现电流表、电压表示数均为0，他将一根导线的一端接电源正极，另一端依次试触a、b、c、d各接线柱，当接触到d时，电压表开始有示数且为3V，电流表示数仍为0，经进一步检查，电流表、开关、导线及各接线处均完好，则电路中可能的故障是 _____； （2）当接入的电阻R的阻值为5Ω，闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，此时电流表示数如图乙所示，该示数为 _____A。将R阻值先后分别换成10Ω、15Ω和25Ω后，重复上述操作。由实验结果可得出的结论是：在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 _____比； （3）图丙图像中，能大致反映本实验中各物理量之间关系的是 _____。 【答案】 右 滑动变阻器断路和电阻R断路 0.4 反 C 【解析】（1）[1]开关闭合前，为了保护电路，应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处的右端。 [2]由题意，闭合开关后，电流表、电压表示数均为0，则可能是串联电路中出现了断路。他将一根导线的一端接电源正极，另一端依次试触a、b、c各接线柱，电流表、电压表示数均为0，说明电源正极和c之外的电路有断路，当接触到d时，电压表开始有示数且为3V，说明电压表与电源连通，因电流表及各接线处均完好，所以滑动变阻器断路了，但电流表示数仍为0，原因是R也断路，导致电压表串联在电路中，所以电路中故障可能是：滑动变阻器断路和电阻R断路。 （2）[3]由图乙知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，该示数为0.4A。 [4]根据表中数据，考虑到误差因素，电流与电阻之积约为2V，为一定值，由此可得：在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 （3）[5]A．因电压表示数不变，即I与R之积为一定值，故I随R的变化关系为反比例函数，A不符合题意； B．换用不同的电阻时，电压表示数不变，B不符合题意； C．电源电压3V，定值电阻的电压为2V，变阻器的电压为1V，由分压原理，变阻器与R的阻值的比值为1：2，故变阻器连入电路的电阻与R的关系是正比函数，是一条过原点的直线，C符合题意； D．根据得出，定值电阻的功率 即电阻的电功率与R之积为一定值，电阻的电功率随R变化关系为反比例函数，D不符合题意。 故选C。 探究三：电功率的计算应用——教材例题与作业解析 1．探究目标 运用P=UI和W=Pt解决教材典型问题，掌握“单位统一”的解题原则。规范解题步骤，能处理电流计算、电能消耗、大功率现象（如闪电）等常见题型。 2．探究过程 教材例题解析：电灯的电功率与电功计算 题目：一盏电灯接在220V电路中，电流70mA，求电功率；正常工作100min，电流做功多少？ 解题步骤： ①统一单位：I=70mA=0.07A，t=100min=6000s； ②算电功率：P=UI=220V×0.07A=15.4W； ③算电功：W=Pt=15.4W×6000s=9.24×104J； 答案：电功率15.4W，电流做功9.24×104J。 教材作业实践：典型题目解析 （1）作业1：电风扇电流计算 题目：电风扇电压220V，功率55W，求正常工作电流； 解答：由P=UI得I= （2）作业3：日光灯电能计算 题目：8盏40W日光灯，工作2h，消耗电能多少焦？合多少kW·h？ 解答： ①总功率：P总=8×40W=320W=0.32kW； ②算电能： 用kW·h：W=Pt=0.32kW×2h=0.64kW·h； 换算成J：0.64kW·h=0.64×3.6×106J=2.304×106J。 （3）作业5：闪电的功率与电能计算 题目：闪电平均电流2×104A，电压1×109V，历时1×10-3s，求释放电能和平均功率； 解答： ①平均功率：P=UI=1×109V×2×104A=2×1013W； ②释放电能：W=Pt=2×1013W×1×10-3s=2×1010J。 3．探究结论 解题关键： 选公式：已知U、I用P=UI，已知P、t用W=Pt； 单位统一：V、A、s对应W、J；kW、h对应kW·h（1kW·h=3.6×106J）。 常见题型：用电器电流、电能消耗、大功率现象计算，均需严格遵循教材公式与单位要求。 【例题3】在如图所示的电路中，电源电压恒为6V，滑动变阻器R2标有“20Ω  3A”的字样，闭合开关S，电流表的示数为0.3A。求 （1）R1的阻值； （2）R2允许接入电路的最小阻值； （3）整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比。 【答案】（1）20Ω；（2）2Ω；（3）11:2 【解析】解：（1）由电路图可知，电阻R1与滑动变阻器R2并联，故 电流表测量通过R1的电流，为0.3A，由可知，电阻R1的阻值 （2）滑动变阻器R2标有“20Ω  3A”的字样，表示允许通过的最大电流为3A，则R2允许接入电路的最小阻值 （3）当变阻器接入电路的电阻最小时，通过滑动变阻器的电流最大，干路电流最大，为 当变阻器接入电路的电阻最大时，电流最小，则通过变阻器的最小电流 此时干路电流最小，为 由可知，当电压相同时，电功率之比等于电流之比，整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比 探究四：用电器铭牌解读与节能分析 1．探究目标 解读教材冰箱铭牌（表15-2-3）的核心参数，理解各指标的物理意义。从节能角度判断关键指标，明确“额定耗电量”的重要性。 2．探究过程 铭牌参数解读：教材表15-2-3（冰箱铭牌） 铭牌参数 数值 物理意义 与节能的关系 额定电压 220V 冰箱正常工作的电压 适配家庭电路，电压不符耗电异常 输入总功率 140W 冰箱工作时的总功率 功率越大，工作时单位时间耗电越多 额定耗电量 0.8kW·h/24h 24小时消耗的电能约0.8kW・h 数值越小，越节能（核心指标） 额定频率 50Hz 适配我国电网频率 确保正常运转，与节能无关 节能分析：为何关注“额定耗电量”？ 输入总功率140W是“工作时的功率”，但冰箱压缩机间歇运行（非24小时工作）； 额定耗电量直接反映24小时实际总能耗，比“输入功率”更能体现节能效果（如0.8kW・h/24h比1.0kW・h/24h更节能）。 作业2解析：家用灯泡电流判断 题目：家用照明灯泡正常工作电流约为（ ） A．0.2A B．2A C．20A D．200A 分析：以“220V 40W”灯泡为例，I=，接近0.2A； 答案：选A。 3．探究结论 铭牌解读重点：关注“额定电压、输入总功率、额定耗电量”，其中额定耗电量是判断用电器节能与否的核心指标。 生活应用：选择用电器时，优先选额定耗电量小的产品，降低长期使用能耗。 【例题4】灯泡L与定值电阻R组成的电路如图甲，L和R的I-U图线分别为图乙中的A、B，闭合开关S，L正常发光，电路的总功率为4.8W。则此时灯泡L的（　　） A．电压为7V B．电流为0.3A C．电阻为20Ω D．功率为3W 【答案】D 【解析】AB．图甲中灯泡和电阻并联，已知L和R的I-U图线分别为图乙中的A、B；B图线的电阻是过原点的一条直线，说明其阻值不变，即B图线为定值电阻R，则A图线为灯泡L，闭合开关S，电路的总功率为4.8W，因并联电路各支路两端的电压相等，根据图像可知，在电压为6V时，通过灯泡的电流IL=0.5A，通过电阻R的电流IR=0.3A，则干路中的电流为I=IL+IR=0.5A+0.3A=0.8A 此时的总功率为P=UI=6V×0.8A=4.8W 满足题中的要求；所以，电源电压为6V，则此时灯泡L的电压为6V，通过灯泡的电流IL=0.5A，故AB错误； C．根据欧姆定律可得，此时灯泡的电阻为 故C错误； D．根据题意可知，此时灯泡的功率为PL=UIL=6V×0.5A=3W 故D正确。 故选D。 【归纳整理】 【课堂练习】 一、单选题 1．夏天到了，相比于空调，使用电风扇对身体更好些，也更节能环保。如图所示，是一款电风扇的“挡位”旋钮，当由2挡位调至3挡位时，能够吹出更强劲的风。则相较于2挡，下列关于3挡说法正确的是（　　） A．消耗电能更多 B．消耗电能更快 C．消耗电能更少 D．消耗电能更慢 【答案】B 【解析】当由2档位调至3挡位时，能够吹出更强劲的风，表明由2档位调至3挡位后电流增大。由于电压不变，电流增大，那就意味着相同时间内做功更多（描述做功多少时要有时间限定），同理相同时间内做功更快。故ACD错误。B正确。 故选B。 2．如图所示，关于灯泡变亮的说法中正确的是（　　） A．M连E接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向右移 B．M连F接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向右移 C．M连E接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向左移 D．M连F接线柱，闭合开关，滑动变阻器滑片向左移 【答案】C 【解析】AC.如图，小灯泡和滑动变阻器串联在电路中，M接E时，滑动变阻器的滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长，电阻变大，电路中电流变小，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗；滑动变阻器的滑片向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变短，电阻变小，电路中电流变大，灯泡的实际功率变大，灯泡变亮；故A错误，C正确； BD.当M连F接线柱时，滑动变阻器都接下面两个接线柱，滑动变阻器相当于定值电阻，移动滑片，不能改变电路中的电阻，不能改变电路中的电流，不能改变灯泡的实际功率，不能改变灯泡的亮度，故BD错误。 故选C。 3．节能灯铭牌上的“9W”表示（　　） A．节能灯的额定电压 B．节能灯的实际电压 C．节能灯的额定功率 D．节能灯的实际功率 【答案】C 【解析】节能灯铭牌上的“9W”表示正常工作状态下，节能灯的功率，即为额定功率。 故选C。 4．两个灯泡串联在电路中，其中一盏灯正常发光，另一盏灯发光较暗，则下列说法正确的是（　　） A．发光较暗的灯泡电阻大，两端电压大，电功率小 B．发光较暗的灯泡电阻小，两端电压小，电功率小 C．正常发光的灯泡两端电压大，通过的电流大，电功率大 D．正常发光的灯泡灯丝的电阻小，通过的电流大，电功率大 【答案】B 【解析】AB．两灯串联，电流相同，根据串联分压，电阻大的电压大，实际功率大，电阻小的，电阻两端的电压小，实际电功率小，故A错误，B正确； CD．两灯串联，电流相同，故CD错误。 故选B。 二、填空题 5．有甲、乙两只灯泡分别标有“220V 40W”和“110V 40W”字样，当它们正常发光时 _____较亮（选填“甲灯较亮”、“乙灯较亮”、“一样亮”或“无法判断”）；小明养成随手关灯的良好习惯，当他关掉家中不用的电灯后，家中电路的总电阻 _____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 一样亮 变大 【解析】[1]都正常发光，其功率都是40W，都是将电能转化为光能和内能，功率相同，即电流做功的速度相同，故亮度相同。 [2]关闭不用的灯泡后，总电流变小，而家庭电路的电压不变，故总电阻变大。 6．电功率是表示______的物理量，用字母______表示，定义为______，公式______．电功率的国际单位是______，常用单位还有______． 【答案】 电流做功快慢 P 电流所做的功与所用时间之比 P= W kW 【解析】[1][2]电功率是表示电流做功快慢的物理量，符号P， [3][4]电流所做的功与所用时间之比叫做电功率，因此电功率的定义式为P=； [5][6] 电功率的国际单位为W，常用的单位还有kW. 7．图示电能表能接入用电器的最大总功率为___________W；小明发现家中多个用电器正常工作时，指示灯在1min内闪烁90次，这段时间内电路消耗的电能为___________kW·h。 【答案】 6600 0.03 【解析】[1]图示电能表能接入用电器的最大总功率P=UI=220V×30A=6600W [2]指示灯在1min内闪烁90次，这段时间内电路消耗的电能 8．有两只灯泡，L1规格为“12V 6W”、L2规格为“12V 12W”，它们的电流随电压的变化关系如图，若将L1、L2并联接在8V的电源上，此时L1、L2的电功率之比为_________。 【答案】1:2 【解析】若将L1、L2并联接在8V的电源上，由并联电路的电压规律可知，L1、L2两端的电压为 由图象可知，此时通过L1、L2的实际电流分别为I1=0.4A，I2=0.8A，则L1、L2的电功率之比为 三、实验题 9．一只小灯泡的额定电压为2.0V，正常发光时的电阻约为8Ω。小明想测量这个小灯泡的额定功率，实验室中有如下器材：一个电压表、一个电流表、一个开关，电源A电压为6V，电源B电压为3V、滑动变阻器规格10Ω 2A，导线若干。 （1）为保证实验顺利进行，本实验应该选择 ___________（选填“A”或“B”）规格的电源。连接电路时开关应 ___________； （2）如图是小红测量小灯泡L1额定功率的实物电路图（不完整），请用笔画线代替导线将实物电路图甲连接完整，要求：滑动变阻器的滑片P向左移动时，电压表示数变大；___________ （3）正确连接电路后，闭合开关，移动滑片，发现灯泡L1不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是 ___________。更正错误后，小明调节滑动变阻器滑片位置直到电压表读数为2.0V，小灯泡正常发光，此时电流表示数如图乙，则小灯泡的额定电流为 ___________A，小灯泡的额定功率为 ___________W。 【答案】 B 断开 灯泡短路 0.26 0.52 【解析】（1）[1]灯泡正常发光时滑动变阻器的电压为 根据分压原理得 即      ① 若电源电压为6V，由①得，变阻器连入电路中的阻值大小为R滑=16Ω>10Ω 故不符合题意；若电源电压3V，由①得，变阻器连入电路中的阻值大小为R滑=4Ω<10Ω 故符合题意；因此选用电压为3V的B规格的电源。 [2]为了电路安全，连接电路时开关应断开。 （2）[3]要求滑动变阻器的滑片P向左移动时，电压表示数变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，电阻变小，故左下接线柱连入电路中，如下所示 （3）[4]正确连接电路后闭合开关，电流表有示数，说明电路不是断路，电压表无示数，灯泡不发光，导致这一现象的原因可能是与电压表并联的灯泡短路了。 [5]由图乙电流表可知，其量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.26A，即为小灯泡的额定电流。 [6]灯泡额定功率为 10．现有下列器材：学生电源（6V）、电流表（00.6A）、电压表（03V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、滑动变阻器（100Ω  0.5A），开关和导线若干，利用这些器材探究“电流与电压、电阻的关系”。 （1）请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路______（要求滑片向右滑时，电流表示数变大）； （2）小敏同学探究电流跟电压的关系，他连好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是______； （3）小敏同学排除故障后闭合开关，他调节滑动变阻器，测出通过定值电阻为5Ω的电流和对应的电压值，如下表所示，分析数据后发现表格中电流与电压不成正比，检查两电表均无故障，你认为可能的原因是______。排除上述原因后，实验结论是：______； U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 I/A 0.12 0.22 0.32 0.42 0.52 （4）小敏同学接着探究电流跟电阻的关系，他依次接入5Ω、10Ω、20Ω三个定值电阻。实验中他先接入5Ω，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数为2V不变，记下电流表的示数，然后断开开关，用10Ω定值电阻时替换5Ω，如果要保持电压表示数不变滑动变阻器的滑片应该向______端（选填“A”或“B”）移动，两次电路的总功率之比为______； （5）小敏只用电阻箱代替定值电阻实验，且其他连接方式不变。若保持电阻箱两端的电压为2V，为能完成实验，电阻箱可接入电路的阻值范围是______Ω至______Ω。 【答案】 定值电阻R短路 电流表使用前没有调零 在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比 A 2∶1 4 50 【解析】（1）[1]要求滑片向右滑时，电流表示数变大，故应将电阻与滑动变阻器右下接线柱相连，如下图所示： （2）[2]电流表有示数，说明电路为通路，电压表没示数，说明电压表被短路，因此故障为定值电阻R短路。 （3）[3]分析表格中数据可知，电流值都去掉0.02A时，电流值与电压值成正比，所以，可能的原因是电流表使用前没有调零。 [4]排除上述原因后，分析标准数据可知，在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。 （4）[5]根据串联电路的分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大，探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，根据串联电路电压的规律可知，为了保持定值电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，由串联分压的分压原理可知，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以，滑片应向A端移动，使电压表的示数为2V不变。 [6]实验中接入5Ω，电压表示数为2V，则此时电流为 当实验中接入10Ω，电压表示数仍为2V，则此时电流为 则两次电路的总功率之比为 （5）[7][8]保持电阻箱两端的电压为 则滑动变阻器两端的电压为 当滑动变阻器连入电路为100Ω时时，电路中的电流为 此时电阻箱接入电路的电阻为 由滑动变阻器的规格可知，电路中最大电流为 此时电阻箱接入电路的电阻为 电阻箱可接入电路的阻值范围是 四、计算题 11．小明学习了电学知识后，在家自制了一盏调光灯，他选用了标有“2.5V 0.5W”的小灯泡，电源电压恒为4.5V，组成如图电路。小明闭合开关后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光。请通过计算回答： （1）小灯泡正常发光时的电流是多少安？ （2）此时滑动变阻器接入电路的电阻是多少欧？ （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能是多少焦？ 【答案】（1）0.2A；（2）10Ω；（3）54J 【解析】解：（1）由P=UI可得，小灯泡正常发光时的电流 （2）由图可知，滑动变阻器与小灯泡串联，当小灯泡正常发光时，根据串联电路的特点，通过滑动变阻的电流等于小灯泡的额定电流，即I滑=I额 根据串联电路的分压特点可知滑动变阻器两端电压U滑=U-U灯=4.5V-2.5V=2V 此时滑动变阻器接入电路的电阻 （3）小灯泡正常发光1min整个电路消耗的电能W=UIt=4.5V×0.2A×1×60s=54J 12．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡标有“12V；12W”，滑动变阻器标有“30；2A”的字样，闭合开关S，滑片P从最右端向左滑动的过程中，小灯泡的I-U关系图象如图乙所示，求 （1）小灯泡正常发光的电阻； （2）灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的电阻； （3）电路总功率的变化范围。 【答案】（1）12Ω （2）6Ω （3）9~18W 【解析】解：（1）因为小灯泡上标有“12V 12W”，所以 （2）由图可知 则 当滑片移至最右端，电流最小为0.5A，灯泡两端电压为3V，； 当灯泡正常发光时，UL=12V， I1=1A，则； （3） 当电流最大为1A时，总功率最大 当电流最小为0. 5A时，总功率最小 综上，总功率变化范围9~18W 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $