第2节 电功率（导学案）物理教科版2024九年级上册

该初中物理导学案聚焦电功率，涵盖概念、公式、额定与实际功率及计算。通过自主预习填空，结合电灯与电炉耗能快慢实例导入，关联电功、欧姆定律，搭建知识支架。 突出核心素养，物理观念强化电功率与能量认知，科学思维渗透比值定义与公式推导，科学探究设计串联并联灯泡实验及滑动变阻器调节观察。联系生活实例，习题多样，助力学生理解应用，培养科学态度与责任。

第2节 电功率（导学案） 【学习目标】 1. 知道电功率的含义；能区分用电器的额定功率和实际功率；理解电功率和电流、电压的关系，并能进行简单的计算。 2. 通过用物理量之比定义新物理量的方法，建立电功率的概念，发展科学思维。 3. 通过小灯泡的电功率随电压变化的演示实验，培养观察、分析、处理信息和得出结论的能力。 4. 经历额定功率和实际功率的学习过程，养成正确使用用电器的习惯。 【学习重点】理解电功率的定义、区分实际功率与额定功率、电功率公式应用。 【学习难点】①会用公式进行简单的计算，并且会用其推导公式； ②实际功率和额定功率的区分。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 电功率 （1）意义：表示电流做功 的物理量，用符号P表示。 （2）定义：电功率等于 与 之比。 （3）公式： 定义式P= 推导式 P= P= P= （4）单位：国际单位是 （W），常用单位有 （kW）和 （mW） 1kW= W 1W= mW 2. 千瓦时： 千瓦时是 的单位，是功率为 千瓦的用电器工作1小时所消耗的电能。1kW=3.6× J。 3. 额定电压、额定功率 （1）额定电压：用电器 工作时的电压。 （2）额定功率：用电器在 电压下工作时的电功率。 有一盏电灯标有“220V 25W”的字样，其中“220V”表示该灯正常工作时的电压，叫做 电压；“25W”表示该灯正常发光时的 为25W。 【课堂探究】 探究一、电功率 1.比较电流做功快慢的方法 【实例】把一盏电灯接在家庭电路中通电1h，消耗的电能是3.6×105J；把一只电炉接在家庭电路中通电1min，消耗的电能是6×104J。谁消耗的电能较多？谁消耗电能较快? 【分析】①从题目所给的条件可以直接得到电灯消耗的电能较多，即电流在灯丝上做的功较多。 ②要比较消耗电能的快慢，参照比较物体运动快慢的方法，分别求出电灯和电炉在1s内消耗的电能多少，就可以比较谁消耗电能较快。 电灯1s内消耗的电能： 电炉1s内消耗的电能： 结论：在相同时间内电炉消耗电能较快。所以我们可以用“”比较电流做功的快慢。 2. 电功率 （1）物理意义：是表示电流做功 的物理量。 （2）定义：电功率等于 与时间之比。 （3）公式：电功率= P＝ （4）电功率的推导公式：由 P=W/t W=UIt I=U/R得 P= P= P= （5）电功率单位 国际单位： （W）；常用单位： （kW）、 （mW） 换算关系： 1kW = W 1 W = mW ①根据电功率定义式P＝，若电功W的单位是焦耳（J），时间t的单位是秒（s），则电功率P的单位是 （W）。1瓦特=1焦耳/秒 ②根据电功率推导式P=UI，若电压U单位是伏（V），电流I单位是安（A），则电功率P的单位 是 （W）。1瓦特=1伏特·安培 3. 消耗的电能 根据电视机的铭牌，能算出观看两个小时电视节目大约要消耗多少电能吗？ 解：由图可知，电视机平均消耗的功率P=150W，由P=W/t可知，观看两个小时电视节目大约要消耗的电能为： W=Pt=150×10-3kW×2h=0.3kW•h。 答：观看两个小时电视节目大约要消耗的电能为0.3kW•h。 【例题1】商场中，卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说：“微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。”顾客说：“微波炉很费电，他家的微波炉一开，电能表就转得很快。”上述争论中，顾客混淆的两个概念是（ ） A．电流和电功率 　　　　　B．电功率和电压 C．电功和电功率 　　　　　D．电功和电阻 【例题2】科学家经常用估算的方法来获得事物的有关信息，估算不是胡乱猜测，它的结果是根据已知的信息进行合理推测得到的，下面是一些估算值，你认为符合实际的是（　　） A．一本物理课本的质量约为1.5kg B．人正常呼吸一次的时间约3s C．家庭照明用LED灯的电功率约为200W 探究二电功率的大小 1. 演示实验——电功率与电压、电流的关系 【猜想与假设】 1.电功率可能跟电压有关，电压越高，电功率越大。 2.电功率可能跟电流有关，电流越大，电功率越大。 【实验思路】 灯泡电功率的大小可通过灯泡的亮度粗略判断，要准确判断，需测量它两端的电压和通过的电流。根据控制变量法： 1.研究电功率跟电流的关系时，应设法控制电压不变。 2.研究电功率跟电压的关系时，应设法控制电流不变。 【实验器材】 2.5 V、3.8 V 灯泡各1只、 电压表和电流表各1只、电池3节、开关1个、滑动变阻器1只、导线若干。 【实验过程】 1.研究电功率跟电压的关系 　　根据电路图连接电路，将“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的灯泡串联。 比较两只灯泡的发光情况，并用电压表测量各灯泡两端的电压，分析电功率与电压的关系。V V L1 RP S L2 结论一：通过用电器的电流相同时，用电器两端的电压越大，电功率 。 研究电功率跟电流的关系 　　2。根据电路图连接电路，将“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的灯泡并联。比较两只灯泡的发光情况，并用电流表测量通过两只灯泡的电流。分析电功率与电流的关系。 L1 RP S A L2 结论二：通过用电器的电压相同时，用电器两端的电流越大，电功率 。 即： 。 进一步研究：电功率等于电压与电流的乘积： 。 电流在某段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比： 。 【例题1】标有“220V 100W”的灯泡，在正常工作时，通过它的电流是多少？正常发光时的电阻是多少？ 【例题2】如图所示时通过灯L、定值电阻R的电流与其两端电压的关系。若将灯L、定值R并联后接入4V的电源，通过干路的电流为____A；若将灯L、定值电阻R串联后接入6V的电源，则灯L的电功率为____W。 学习新课 三、额定功率 【提问】如图白炽灯上标有“220V 40W”，意思是什么？ 表示白炽灯正常发光时，两端的电压是 220V， 消耗的电功率是 40W。 如果白炽灯两端的电压是 50V，该白炽灯还能正常发光吗？ 1.实验探究：比较灯泡的亮度 取 2.5V的灯泡， 按图连线。 调节滑动变阻器，使灯泡两端电压为2.5V，此时灯泡正常发光。 再分别使灯泡两端电压略大于或小于2.5V，比较不同电压下灯泡的亮度。 结论： ； 小灯泡的电功率随它两端的电压改变而改变。 2. 额定电压 额定功率 （1）额定电压U额：用电器正常工作时的电压。 （2）额定功率P额：用电器在额定电压下工作时的电功率。 3. 实际电压 实际功率 （1）实际电压U实：实际加在用电器两端的电压。 （2）实际功率P实：用电器在实际电压下工作时的功率。 （3）一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，但可以有多个实际电压和实际功率。 （4）灯泡的亮度是由灯泡在电路中工作时的实际功率所决定的，实际功率越大，灯泡越亮。 4. 实际功率与实际电压的关系 （1）当小灯两端的实际电压等于额定电压时：U实 =U额，小灯的实际功率等于额定功率：P实=P额；小灯正常发光。 （2）当小灯两端的实际电压低于额定电压时：U实<U额，小灯的实际功率低于额定功率：P实<P额；小灯发光暗淡或不亮。 （3）当小灯两端的实际电压高于额定电压时：U实>U额，小灯的实际功率高于额定功率：P实>P额；小灯发光偏亮易被烧坏。 5. 一些家用电器额定功率 白炽灯约15~40W；电视机约100 ~200 W；电饭煲600W左右；冰箱约100W； 冰箱约100W；洗衣机约300W 【例题1】手电筒的灯泡上标有“2.5 V 0.3 A”，将灯泡接在2.0V 的电路中，实际的电功率是多大？接在 3.0 V 的电路中，实际的电功率是多大？（假设灯泡的电阻不变） 【例题2】有两个小灯泡L1和L2，分别标有“110V、40W”和“110V、60W”字样，若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．两灯都正常发光时，通过L1的电流大 B．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常工作 C．串联后，接在110V的电源上，L2消耗的功率大 D．并联后，接在110V的电源上，L2消耗的功率大 【课堂练习】 1. 如图是某国产手机的“超级快充”插头，匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”，“超级快充”的“快”是指（　　） A．电压大 B．电流大 C．电功率大 D．电能大 2．小乐和小美学习了电能、电功和电功率相关知识，有以下说法： ①可以通过风能、水能、热能等获取到电能 ②电能表只能测量用电器消耗的电能，不能测量电流所做的功 ③电流做功越多，电功率就越大 ④电流做功越快，电功率就越大 ⑤电能表表盘转动越快，说明消耗电能越多 你认为正确的是（　　） A．③⑤ B．①④ C．①③ D．②④ 3. 某款手机的电池容量为4000mA•h,电压为4.0V，快充时的功率为100W，如果不考虑快充时的电能损耗，把这款手机电池从电量0%充到100%，需要的时间是______min,电池充电过程中，是把电能转化为_____能。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 电功率（导学案） 【学习目标】 1. 知道电功率的含义；能区分用电器的额定功率和实际功率；理解电功率和电流、电压的关系，并能进行简单的计算。 2. 通过用物理量之比定义新物理量的方法，建立电功率的概念，发展科学思维。 3. 通过小灯泡的电功率随电压变化的演示实验，培养观察、分析、处理信息和得出结论的能力。 4. 经历额定功率和实际功率的学习过程，养成正确使用用电器的习惯。 【学习重点】理解电功率的定义、区分实际功率与额定功率、电功率公式应用。 【学习难点】①会用公式进行简单的计算，并且会用其推导公式； ②实际功率和额定功率的区分。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 电功率 （1）意义：表示电流做功快慢的物理量，用符号P表示。 （2）定义：电功率等于电功与时间之比。 （3）公式： 定义式P= 推导式 P= P= P=I2R （4）单位：国际单位是瓦特（W），常用单位有千瓦（kW）和毫瓦（mW） 1kW=103W 1W=103mW 2. 千瓦时： 千瓦时是电功的单位，是功率为1千瓦的用电器工作1小时所消耗的电能。1kW=3.6×106J。 3. 额定电压、额定功率 （1）额定电压：用电器正常工作时的电压。 （2）额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率。 有一盏电灯标有“220V 25W”的字样，其中“220V”表示该灯正常工作时的电压，叫做额定电压；“25W”表示该灯正常发光时的额定功率为25W。 【课堂探究】 探究一、电功率 1.比较电流做功快慢的方法 【实例】把一盏电灯接在家庭电路中通电1h，消耗的电能是3.6×105J；把一只电炉接在家庭电路中通电1min，消耗的电能是6×104J。谁消耗的电能较多？谁消耗电能较快? 【分析】①从题目所给的条件可以直接得到电灯消耗的电能较多，即电流在灯丝上做的功较多。 ②要比较消耗电能的快慢，参照比较物体运动快慢的方法，分别求出电灯和电炉在1s内消耗的电能多少，就可以比较谁消耗电能较快。 电灯1s内消耗的电能： 电炉1s内消耗的电能： 结论：在相同时间内电炉消耗电能较快。所以我们可以用“”比较电流做功的快慢。 2. 电功率 （1）物理意义：是表示电流做功快慢的物理量。 （2）定义：电功率等于电功与时间之比。 （3）公式：电功率= P＝ （4）电功率的推导公式：由 P=W/t W=UIt I=U/R得 P=UI P= P=I2R （5）电功率单位 国际单位：瓦特（W）；常用单位：千瓦（kW）、毫瓦（mW） 换算关系： 1kW = 103 W 1 W = 103 mW ①根据电功率定义式P＝，若电功W的单位是焦耳（J），时间t的单位是秒（s），则电功率P的单位是瓦特（W）。1瓦特=1焦耳/秒 ②根据电功率推导式P=UI，若电压U单位是伏（V），电流I单位是安（A），则电功率P的单位是瓦特（W）。1瓦特=1伏特·安培 3. 消耗的电能 根据电视机的铭牌，能算出观看两个小时电视节目大约要消耗多少电能吗？ 解：由图可知，电视机平均消耗的功率P=150W，由P=W/t可知，观看两个小时电视节目大约要消耗的电能为： W=Pt=150×10-3kW×2h=0.3kW•h。 答：观看两个小时电视节目大约要消耗的电能为0.3kW•h。 【例题1】商场中，卖微波炉的售货员和顾客就微波炉省电还是费电发生了争论。售货员说：“微波炉很省电，用它加热食物花不了多少电费。”顾客说：“微波炉很费电，他家的微波炉一开，电能表就转得很快。”上述争论中，顾客混淆的两个概念是（ C　） A．电流和电功率 　　　　　B．电功率和电压 C．电功和电功率 　　　　　D．电功和电阻 【解析】售货员认为微波炉很省电，是说微波炉的电功率大，但加热食物用时很短，消耗的电能并不多，所以“微波炉很省电，用它加热食品花不了多少电费”，即售货员是从电能角度说的；顾客是从电功率角度考虑的，因为微波炉属于大功率用电器，工作时电路中电流很大，相同时间内消耗的电能多，所以认为很“费电”。 故选：C。 【例题2】科学家经常用估算的方法来获得事物的有关信息，估算不是胡乱猜测，它的结果是根据已知的信息进行合理推测得到的，下面是一些估算值，你认为符合实际的是（　B　） A．一本物理课本的质量约为1.5kg B．人正常呼吸一次的时间约3s C．家庭照明用LED灯的电功率约为200W D．成达万高铁运行速度大约是900km/h 【解析】A、一本物理课本的质量约为0.25kg,故A不符合实际； B、人正常呼吸一次的时间约3s,故B符合实际； C、家庭照明用LED灯的电功率约为20W，故C不符合实际； D、成达万高铁运行速度大约是300km/h,故D不符合实际。 故选：B。 探究二电功率的大小 1. 演示实验——电功率与电压、电流的关系 【猜想与假设】 1.电功率可能跟电压有关，电压越高，电功率越大。 2.电功率可能跟电流有关，电流越大，电功率越大。 【实验思路】 灯泡电功率的大小可通过灯泡的亮度粗略判断，要准确判断，需测量它两端的电压和通过的电流。根据控制变量法： 1.研究电功率跟电流的关系时，应设法控制电压不变。 2.研究电功率跟电压的关系时，应设法控制电流不变。 【实验器材】 2.5 V、3.8 V 灯泡各1只、 电压表和电流表各1只、电池3节、开关1个、滑动变阻器1只、导线若干。 【实验过程】 1.研究电功率跟电压的关系 　　根据电路图连接电路，将“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的灯泡串联。 比较两只灯泡的发光情况，并用电压表测量各灯泡两端的电压，分析电功率与电压的关系。V L1 RP S L2 V 结论一：通过用电器的电流相同时，用电器两端的电压越大，电功率 越大。 研究电功率跟电流的关系 　　2。根据电路图连接电路，将“2.5 V 0.3 A”和“3.8 V 0.3 A”的灯泡并联。比较两只灯泡的发光情况，并用电流表测量通过两只灯泡的电流。分析电功率与电流的关系。 L1 RP S A L2 结论二：通过用电器的电压相同时，用电器两端的电流越大，电功率 越大。 即：通过用电器的电流相同时，用电器两端的电压越大，电功率越大。 通过用电器的电压相同时，用电器两端的电流越大，电功率越大。 进一步研究：电功率等于电压与电流的乘积：P=UI。 电流在某段电路上所做的功，与这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间成正比：W=UIt。 【例题1】标有“220V 100W”的灯泡，在正常工作时，通过它的电流是多少？正常发光时的电阻是多少？ 【解析】灯泡正常发光的电压 U = 220V，灯泡正常发光的功率 P = 100W 根据公式 P = UI，正常工作时通过灯泡的电流 I= P/U =100W/220V≈0.45A 根据欧姆定律和上式可知，正常发光时灯泡的电阻 R= U/I = U2/P=(220V)2/100W=484Ω 【例题2】如图所示时通过灯L、定值电阻R的电流与其两端电压的关系。若将灯L、定值R并联后接入4V的电源，通过干路的电流为____A；若将灯L、定值电阻R串联后接入6V的电源，则灯L的电功率为____W。 【解析】①由图可知，电压为4V时，通过定值电阻R和灯泡L的电流分别为： IL=0.6A，IR=0.4A 由并联电路的电流特点可知，通过干路的电流： I干=IL+IR=0.6A+0.4A=1A； ②若将它们串联后接入6V的电源，因为串联电路电流处处相等，且串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，由图象可知，当电流为0.4A时，灯泡L两端的电压为2V，定值电阻R两端的电压为4V，电源电压：U=2V+4V=6V，符合题意， 故此时电路中的电流为0.4A，灯L的电功率是： P=ULI=2V×0.4A=0.8W。 故答案为：1；0.8。 学习新课 三、额定功率 【提问】如图白炽灯上标有“220V 40W”，意思是什么？ 表示白炽灯正常发光时，两端的电压是 220V， 消耗的电功率是 40W。 如果白炽灯两端的电压是 50V，该白炽灯还能正常发光吗？ 1.实验探究：比较灯泡的亮度 取 2.5V的灯泡， 按图连线。 调节滑动变阻器，使灯泡两端电压为2.5V，此时灯泡正常发光。 再分别使灯泡两端电压略大于或小于2.5V，比较不同电压下灯泡的亮度。 结论：在不同的电压下，同一个小灯泡的亮度不同，电功率不一样； 小灯泡的电功率随它两端的电压改变而改变。 2. 额定电压 额定功率 （1）额定电压U额：用电器正常工作时的电压。 （2）额定功率P额：用电器在额定电压下工作时的电功率。 3. 实际电压 实际功率 （1）实际电压U实：实际加在用电器两端的电压。 （2）实际功率P实：用电器在实际电压下工作时的功率。 （3）一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，但可以有多个实际电压和实际功率。 （4）灯泡的亮度是由灯泡在电路中工作时的实际功率所决定的，实际功率越大，灯泡越亮。 4. 实际功率与实际电压的关系 （1）当小灯两端的实际电压等于额定电压时：U实 =U额，小灯的实际功率等于额定功率：P实=P额；小灯正常发光。 （2）当小灯两端的实际电压低于额定电压时：U实<U额，小灯的实际功率低于额定功率：P实<P额；小灯发光暗淡或不亮。 （3）当小灯两端的实际电压高于额定电压时：U实>U额，小灯的实际功率高于额定功率：P实>P额；小灯发光偏亮易被烧坏。 5. 一些家用电器额定功率 白炽灯约15~40W；电视机约100 ~200 W；电饭煲600W左右；冰箱约100W； 冰箱约100W；洗衣机约300W 【例题1】手电筒的灯泡上标有“2.5 V 0.3 A”，将灯泡接在2.0V 的电路中，实际的电功率是多大？接在 3.0 V 的电路中，实际的电功率是多大？（假设灯泡的电阻不变） 【解析】 由I= U/R可得，得灯泡电阻，R= U/I =2.5V/0.3A≈8.3Ω； 灯泡接在 2.0 V 的电路中，I1= U1/R =2.0V/8.3Ω ≈0.24A，P1= U1I1 = 2.0V×0.24A = 0.48W 灯泡接在 3.0 V 的电路中，I2= U2/R =3.0V/8.3Ω ≈0.36A，P2= U2I2 = 3.0V×0.36A ≈ 1.1W 【例题2】有两个小灯泡L1和L2，分别标有“110V、40W”和“110V、60W”字样，若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．两灯都正常发光时，通过L1的电流大 B．串联后，接在220V的电源上，它们都能正常工作 C．串联后，接在110V的电源上，L2消耗的功率大 D．并联后，接在110V的电源上，L2消耗的功率大 【详解】A．正常发光时两灯泡的电压和额定电压相等，根据　　，L1的额定功率小于L2的额定功率，则I1＜I2，故A错误； B．灯泡铭牌可知，两灯泡额定电压相等，P1＜P2，由的变形式　　　可知，R1＞R2，由串联电路的分压特点可知，两灯泡串联在220V的电路中时，灯泡两端电压不等于其额定电压，灯泡不能正常工作，故B错误； C．两灯泡串联在110V的电路中时，通过它们的电流相等，根据P=UI=I2R可知，P1实＞P2实，故C错误； D．两灯泡并联接在110V电源上时，两灯泡两端的电压均为110V，两灯泡的实际功率和额定功率相等，所以L2消耗的功率大，故D正确。 故选：D。 【课堂练习】 1. 如图是某国产手机的“超级快充”插头，匹配相应的数据线即可自动向该手机电池实现“超级快充”，“超级快充”的“快”是指（　　） A．电压大 B．电流大 C．电功率大 D．电能大 【答案】C 【详解】解：电功率是描述用电器消耗电能快慢的物理量，消耗电能越快，电功率越大。“超级快充”的“快”是指电功率大，故C符合题意，ABD不符合题意， 故选：C。 2．小乐和小美学习了电能、电功和电功率相关知识，有以下说法： ①可以通过风能、水能、热能等获取到电能 ②电能表只能测量用电器消耗的电能，不能测量电流所做的功 ③电流做功越多，电功率就越大 ④电流做功越快，电功率就越大 ⑤电能表表盘转动越快，说明消耗电能越多 你认为正确的是（　　） A．③⑤ B．①④ C．①③ D．②④ 【答案】B 【详解】解：①风能、水能、热能都可以转化为电能，可以通过风能、水能、热能等获取到电能，故①正确； ②电能表是测量电路消耗电能的仪器，能测量用电器消耗的电能，但用电器所消耗的电能是电流做功消耗的，所以能测量电流所做的功，故②错误； ③④电功率是指用电器做功快慢的物理量，所以电功率越大，则做功越快，做功不一定越多，故③错误，④正确； ⑤电能表表盘转动越快，说明在一定时间内，消耗的电能越多，则说明电流做功快，电路的电功率大，故⑤错误。 综上所述：故ACD错误，B正确。 故选：B。 3. 某款手机的电池容量为4000mA•h,电压为4.0V，快充时的功率为100W，如果不考虑快充时的电能损耗，把这款手机电池从电量0%充到100%，需要的时间是______min,电池充电过程中，是把电能转化为_____能。 【答案】 9.6；化学 【详解】解：快充时消耗的电能 W=UIt=4.0V×4000mA•h=4V×4A×3600s=57600J=0.016kW•h 快充功率P=100W=0.1kW，由　得快充需要的时间 电池在充电过程中，消耗电能转化为电池的化学能。 4．额定电压为“2.5V”的灯泡甲与定值电阻乙的U-I关系图象如图所示，将甲与乙串联，灯泡正常发光时，P甲：P乙=_______ ，该电路1min消耗的电能为____J。 【答案】 5：4 108 【详解】甲与乙串联，灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为2.5V，由图可知，通过灯泡的电流为0.4A，由于串联电路电流处处相等，通过电阻的电流也为0.4A，由图可知，此时电阻两端的电压为2V，灯泡与电阻的功率之比 该电路1min消耗的电能W=UIt=（U甲+U乙）It=（2.5V+2V）×0.4A×60s=108J。 故答案为：5：4；108。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 学科网（北京）股份有限公司 $