第1节 电功（表格式教学设计）物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

该初中物理教学设计聚焦电功概念、电能表使用及公式W=UIt的应用，通过“电的来源与能量”问题导入，承接电路基础，为电功率等后续学习奠基，构建递进式知识支架。 以生活用电器能量转化实例切入，结合控制变量法实验探究电功影响因素，通过模拟家庭用电场景实操电能表读数与电费计算，培养科学探究能力与节能意识，助力学生深化物理观念，为教师提供生活化、探究式教学范例。

第1节 电功（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 电功 教学 目标 物理观念 1.了解电能的各种来源和应用，知道电源和用电器工作过程中能量的转化。 2.知道电能及其单位，知道电能表的作用、读数方法。 3.会用公式W＝UIt进行电功的简单计算。 科学思维 通过电能表的学习，培养学生观察、分析和初步的综合能力。 科学探究 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。 科学态度 与责任 1.通过了解1 kW·h的电能的作用，对节约用电有进一步的认识。 2.通过了解物理学知识对人类生活和社会发展的影响，培养学生正确的科学价值观。 教材 分析 本节是五四制沪科版九年级物理的核心内容，承接电路基础，为电功率、焦耳定律学习奠基，具有承前启后作用。本节以生活情境引入，立足“电能转化为其他形式能”的本质，阐释电功概念。内容涵盖电功公式W=UIt及推导式、焦耳与千瓦时的单位换算，搭配电能表读数与电费测算实操内容。 编写特点遵循“从生活走向物理”理念，通过用电器实例、实验探究（控制变量法+转化法）降低抽象概念理解难度。融入节能意识与实际应用，兼顾知识传授与科学素养培养，贴合新课标要求。 学情分析 九年级学生已掌握电路、电压、电流等基础电学知识，具备初步实验观察和简单计算能力，为理解电功概念奠定了基础。 但电功是抽象的能量转化过程，学生对“电能做功”的本质感知不足，容易混淆电功与后续电功率的概念。同时，公式W=UIt的推导逻辑、单位换算（尤其是焦耳与千瓦时）以及实际应用（电能表读数、电费计算），对学生的抽象思维和综合运用能力提出了要求。 学生对生活中的用电场景熟悉，适合通过具象实例和实验探究激发兴趣，突破抽象概念理解难点，提升知识应用能力。 教学重点 认识家用电能表，对电能重要性的理解 教学难点 家用电能表的使用，对电能、电功单位的理解。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【导入新课】 　问题引入：前几章我们学习了电的知识，现在的生活已经越来越离不开电了，那这些电是从哪里来的？它是否也具有能量？ 思考并回答问题，进入情景。 新课讲授 一、电路中的电能是如何转化的 1.电功 （1）电功：电流所做的功叫电功。表示符号：W。 （2）单位及换算 国际单位：焦耳 ；常用单位：千瓦时； 换算关系：1度= 1 kW·h= 3.6×106 J （3）电功是电能转化为其他形式的能的量度。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。 2.电功的定义和单位 【思考】电能可以转化成多种其他形式的能量，那么电能转化为其他形式能的过程可以说是什么过程？ 【学生回答】电流做功的过程，伴随着电能向其他形式能的转化，电流做了多少功，就消耗了多少电能。电流所做的功叫做电功。 【学生活动】阅读课本P100电功单位的内容，归纳电功的单位及其换算关系 【学生回答】电能的单位：度、千瓦时（kW·h）、焦耳（J），1度＝1 kW·h＝3.6×106 J 【例题1】在国际单位制中，电能的单位是（　　） A．帕斯卡 B．牛顿 C．焦耳 D．伏特 【答案】C 【解答】解：焦耳是功和能量的主单位，电功属于功的一种，单位也是焦耳。 【例题2】下列单家用电器中，正常单独工作1小时，耗电接近1kW•h是（　　） A．电视机 B．电冰箱 C．空调 D．台灯 【答案】C 【解答】解：家用电器的电功率P1kW＝1000W； 电视机的电功率约为200W；电冰箱的电功率约为150W，而且电冰箱有间隙性工作的特点；空调的电功率约为1000W；台灯的电功率约为20W；故ABD不符合题意、C符合题意。 【例题3】给电动剃须刀充电的过程 　 　 （选填“不是”或“是”）电流做功的过程；使用电动剃须刀刮胡子的过程 　 　 （选填“不是”或“是”）电流做功的过程。 【答案】是；是。 【解析】解：给电动剃须刀充电的过程中，是将电能转化为化学能储存起来，是电流做功的过程；使用电动剃须刀刮胡子的过程中，是将电能转化为机械能，是电流做功的过程。 让学生列举家中常用电器（如电灯、热水器、充电器），分组讨论电器工作时的能量转化。结合实例分析“电能如何转化为其他形式能”，归纳电功的核心定义。 新课讲授 二、如何用电能表计量电能 1.电能表 （1）测量电功（或电能）的工具： 电能表 。 （2）电能表的单位：千瓦时。 （3）电能表的读数：计数器最后一位数字是小数部分，前面的是整数部分。 （4）电能的计算：用户在某一段时间内消耗的电能，就是这段时间内电能表计数器所显示的始末两次示数之差。 2.电能表的使用 【思考】你知道你家里一个月要交多少电费吗？供电部门收费之前根据什么来确定用户所用的电量？接下来学习一个新的测量工具——电能表。 【教师活动】展示电能表的实物及投影，介绍其大致的外形、表盘上各量的含义。出示图片，介绍IC卡电能表的优点。 【知识归纳】“220 V”表示这个电能表应该在220 V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。“600 revs/（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。“50～”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。 【思考】电能表的数字盘上一共有五位数字，但最后一位是在红色框里的，它应该和前面四位数字不一样，是不是类似小数的写法，红框表示小数点，红框里面的数字是小数点后面的数字吗？怎么根据读数来计量一段时间消耗的电能呢？ 【学生回答】计数器最后一位数字是小数部分，前面的是整数部分。 【例题4】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】解：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。 【例题5】如图所示，是家庭电子式电能表的表盘。若只让家中2000W的热水器工作0.5h，该电能表的示数变为 　 　 kW•h；若电能表的指示灯在某段时间内闪烁了160次，则此段时间内该家庭电路消耗的电能为 　 J。 【答案】1235.4；1.8×105。 【解析】解：热水器消耗的电能W＝Pt＝2kW×0.5h＝1kW•h，电能表的示数变为1234.4kW•h+1kW•h＝1235.4kW•h；3200imp/（kW•h）表示的是电路中每消耗1kW•h的电能指示灯闪烁3200次，指示灯闪烁160次消耗的电能：。 学生分组模拟家庭用电场景，记录前后两次读数，计算用电量并测算电费。通过动手操作突破读数和单位换算难点，强化知识与实际生活的结合，提升应用能力。 新课讲授 三、电流做功与哪些因素有关 1.电功的计算 （1）电功的计算公式： 。 （2）电功的推导公式： ， 。（两推导公式只适用于纯电阻电路） 2.电流做功与哪些因素有关 【思考】电流做功与哪些因素有关呢？ 【学生活动】阅读课本P101，归纳得出电流做功的大小、影响因素、计算公式。 【学生回答】同一用电器的使用时间越长，消耗的电能越多，意味着电流做功越多。可见，电流做功的多少与用电器的通电时间有关。此外，电流做功的多少还与电压、电流有关。电流通过用电器所做的功 W 等于用电器两端的电压 U、通过用电器的电流 I 和通电时间 t乘积，即W=UIt。 【教师讲授】在国际单位制中，电压的单位是伏（V）、电 流 的 单 位 是 安（A）、 时 间 的 单 位 是 秒（s），电功的单位是焦（J）。它们之间的关系为1 J = 1 V·A·s。 【归纳总结】利用 计算电功时需要注意的问题： （1）公式中的 、 、 和 是在同一段电路中的物理量； （2）计算时单位要统一； （3）已知任意的三个量都可以求出第四个量。 【例题6】如图中所示电路，已知电阻R1＝20Ω，电源电压保持不变，闭合开关S，电压表示数为4V，电流表示数为0.5A。求： （1）电阻R2的阻值； （2）电源电压； （3）整个电路在通电5min消耗的电能。 【解析】解：（1）由图示知，开关闭合时，R1、R2串联，电压表测电阻R2两端的电压。电流表测电路中的电流； 由I可知，电阻R2的阻值：； （2）由I可知，R1两端的电压：U1＝IR1＝0.5A×20Ω＝10V， 据串联电路的电压特点知，电源电压：U＝U1+U2＝10V+4V＝14V； （3）整个电路通电5min消耗的电能：W＝UIt＝14V×0.5A×5×60s＝2100J 答：（1）电阻R2的阻值为8Ω； （2）电源电压为14V； （3）整个电路在通电5min消耗的电能为2100J。 【例题7】如图所示，电源电压U保持不变，R1、R2为定值电阻，其中R1＝10Ω，当只闭合开关S1时，电流表示数为0.6A，当同时闭合开关S1、S2时，电流表的示数变为1.1A，求： （1）电源电压U； （2）R2的阻值； （3）当同时闭合开关S1、S2时，通电10min整个电路消耗的电能。 【解析】解：（1）由图可知，当只闭合开关S1时，只有R1工作， 由I可知，电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.6A×10Ω＝6V； （2）当同时闭合开关S1、S2时，R1、R2并联，电流表测量干路总电流； 根据并联电路的特点可知，通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝1.1A﹣0.6A＝0.5A，R2两端的电压：U2＝U＝6V，由I可知，R2的阻值：R212Ω； （3）当同时闭合开关S1、S2时，通电10min整个电路消耗的电能：W＝UIt＝6V×1.1A×10×60s＝3960J。 答：（1）电源电压U为6V； （2）R2的阻值为12Ω； （3）当同时闭合开关S1、S2时，通电10min整个电路消耗的电能为3960J。 分组进行控制变量法实验，使用电源、定值电阻、电流表、电压表、计时器等器材。分别控制电流、电压、通电时间中的两个量不变，观察灯泡亮度（间接反映电功大小），记录数据并分析。推导电功与电流、电压、时间的关系，培养实验探究和数据处理能力。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．下列说法中正确的是（　　） A．通电的时间越长，电流所做的功越多 B．通过用电器的电流越大，电流所做的功越多 C．用电器两端的电压越大，电流所做的功越多 D．电流做功越多，消耗的电能就越多 【答案】D 【解析】解：（1）电流做功的多少与用电器两端的电压U和通过用电器的电流I、通电时间t有关，其中一个因素变大时，不能说明电流所做的功越多，故ABC不正确； （2）电流做功的过程是电能转化为其它形式能的过程，消耗多少电能，电流做功多少，转化为多少其它形式的能，故D正确。 2.某用电器的能量流向图如图所示，由此可知该用电器可能是（　　） A．电饭煲 B．白炽灯 C．电热水器 D．电风扇 【答案】D 【解答】解：结合某用电器的能量流向图可知该用电器工作时，将电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能。 AC、电饭煲和电热水器工作时，主要将电能转化为内能，故AC不正确； B、白炽灯工作时，主要将电能转化为内能和光能，故B不正确； D、电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，并产生少部分内能，故D正确。 3．如图所示分别是小朵家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（　　） A．电能表是测量用电器消耗电功率的仪表 B．小朵家上个月消耗的电能为1011kW•h C．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 D．小朵家家庭电路中的干路电流不得超过10A 【答案】C 【解析】解：A、电能表是测量用电器消耗电能的仪表，故A错误； B、小朵家上月消耗的电能为：5647.8kW•h﹣5546.7kW•h＝101.1kW•h，故B错误； C、1600imp/kW•h表示每消耗1kW•h的电能，指示灯闪烁1600次，所以，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故C正确； D、由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小朵家干路中的电流不得超过40A，故D错误。 4．民航局规定：严禁乘客携带超过160Wh（瓦•时）的锂电池上飞机。某品牌笔记本电脑的电池铭牌标有“12V 10000mA•h”字样，该笔记本电脑充满电后，　 　 （选填“能”或“不能”）带上飞机；给笔记本电脑充电时，将电能转化为 　 　 能储存起来。 【答案】能；化学。 【解析】解：10000mA•h＝10A•h， 充满电后，存储的电能为：W＝UIt＝12V×10A•h＝120W•h＜160W•h，故能带上飞机； 给笔记本电脑充电时，电脑相当于用电器，消耗电能，将电能转化为化学能储存起来。 5．某智能手机的锂电池上标有“3.7V，4200mAh”字样，该手机搭配了超级快充功能，快充时保持充电电压3.7V不变，增大充电的电流。给手机充电的过程中，手机电池属于电路构成中的 　 　 （选填“电源”或“用电器”）。这块锂电池充满电可以储存 　 J的电能；若给锂电池快充入80%的电能，需要充电40min，此时手机的快充电流大小为 　 　 A。 【答案】用电器；5.5944×104；5.04。 【解析】解：给手机充电的过程中，手机电池消耗电能，相当于用电器。 这块锂电池充满电可以储存的电能为W＝UIt＝3.7V×4200×10﹣3A×3600s＝5.5944×104J，若给锂电池快充入80%的电能，则充入的电能为W′＝80%W＝80%×5.5944×104J＝4.47552×104J，由W′＝UI′t′可知，此时手机的快充电流大小为。 6．图甲是电阻R和灯泡L的I﹣U图像，现将它们接入如图乙所示的电路中，当通过灯泡的电流为0.5A时，则通电1min，电路消耗的电能为　 　 J。 【答案】210 【解析】解：在R的图像上取一点，由图可知，当电压为2V时，电流为0.2A，则R的阻值；从图乙可知，灯泡和定值电阻串联，电流表测量电路电流，根据串联电路特点，当通过灯泡的电流为0.5A时，I＝IR＝IL＝0.5A，此时R两端电压UR＝IRR＝0.5A×10Ω＝5V，由图像可知，当通过灯泡的电流为0.5A时，灯泡两端电压UL＝2V，此时电源电压U＝UR+UL＝5V+2V＝7V，则通电1min，电路消耗的电能W＝UIt＝7V×0.5A×60s＝210J。 7．冬奥会上亮相的创可贴体温计，如图甲所示。为了研究该温度计的功能，小闽设计如图乙所示为该装置感温区的电路图，其中R为热敏电阻，其阻值会随体温的升高而增大。电源电压恒为3V，定值电阻R0的阻值为10Ω，当电压表的示数达到1V时便会报警。求： （1）恰好报警时，电流表的示数； （2）恰好报警时，整个电路10s消耗的电能。 【解析】解：（1）由图乙可知，闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表测热敏电阻两端的电压， 当电压表的示数达到1V时便会报警；所以当电压表示数为1V时，根据串联电路总电压等于各部分电压之和可得，定值电阻两端的电压：U0＝U﹣UR＝3V﹣1V＝2V， 串联电路各处电流相等，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流：I0.2A； （2）恰好报警时，整个电路10s消耗的电能：W＝UIt＝3V×0.2A×10s＝6J。 答：（1）恰好报警时，电流表的示数为0.2A； （2）恰好报警时，整个电路10s消耗的电能为6J。 8．如图所示的电路中，电源电压保持不变。电阻R1的阻值为10Ω，只闭合开关S1，电流表A1的示数为0.3A。求： （1）电源电压。 （2）再闭合开关S2，电流表A2的示数变化了0.1A，电阻R2的阻值。 （3）两开关均闭合，通电1min，整个电路消耗的电能是多少？ 【解析】解：（1）只闭合开关S1，电路为R1的简单电路，电流表A1测量通过R1的电流， 电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.3A×10Ω＝3V； （2）再闭合开关S2，电阻R2和电阻R1并联，电流表A2的示数变化了0.1A，即干路上的电流增大了0.1A，由于R1两端电压仍为电源电压，所以通过R1的电流I1保持不变，所以通过R2的电流等于干路中电流的增加量，即：I2＝ΔI＝0.1A，R2的阻值为：R230Ω。 （3）由题意知，两开关均闭合，电阻R2和电阻R1并联，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知，即I＝I1+I2＝0.3A+0.1A＝0.4A，由W＝UIt可得，通电1min，整个电路消耗的电能为W＝UIt＝3V×0.4A×60s＝72J 答：（1）电源电压为3V； （2）电阻R2的阻值为30Ω； （3）两开关均闭合，通电1min，整个电路消耗的电能是72J。 板 书 设 计 第1节 电功 一、电功 1.电功：电流所做的功叫电功。表示符号：W。 2.电功的单位及换算 国际单位：焦耳 ；常用单位：千瓦时； 换算关系：1度= 1 kW·h= 3.6×106 J 3.电功的计算公式：。 4.电功的推导公式： ， 。（两推导公式只适用于纯电阻电路） 二、电能表 1.测量电功（或电能）的工具：电能表。 2.电能表的单位：千瓦时。 3.电能表的读数：计数器最后一位数字是小数部分，前面的是整数部分。 课 堂 小 结 第1节 电功 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $