18.2 电功率 教学设计-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

18.2电功率教案 一、核心素养目标 1物理观念:理解电功率的物理意义,掌握电功率的定义式P=W/t和推导式P=UI,明确电功率的单位及换算;认识额定功率与实际功率的区别,建立电功率与用电器工作状态的关联认知。 2科学思维:通过实验探究电功率与电压、电流的关系,培养控制变量法的应用能力和归纳推理能力;能运用电功率公式分析解决实际情景问题,提升知识迁移应用能力。 3科学探究:经历电功率影响因素及额定功率与实际功率的实验探究过程,掌握观察法、转换法等科学方法,体验“提出猜想—设计实验—进行实验—分析论证”的完整探究流程。 4科学态度与责任:认识电功率在生活用电中的重要意义,了解合理使用用电器、节约用电的方法,培养节能意识和安全用电观念。 二、教学重难点 1重点:电功率的物理意义、定义式及单位;电功率的推导式P=UI的理解与应用;额定功率与实际功率的概念及区别。 2难点:理解电功率与电功、时间的关系;实验探究电功率与电压、电流的关系;区分额定功率与实际功率,解释用电器在不同电压下的工作状态;运用电功率公式解决综合性实际问题。 三、教学过程 (一)议题导入:创设情景,提出核心议题 1情景呈现:展示三组典型情景——家庭中同时开启电水壶和台灯,电水壶迅速发热,台灯发光较暗;用电器铭牌标注信息,如电水壶标有220V1500W,台灯标有220V25W;用电高峰期,灯泡亮度会比平时变暗。2提出问题:同学们,电水壶和台灯同时工作时,为什么电水壶发热更快?用电器铭牌上的数字代表什么含义?用电高峰期灯泡变暗,与电功率有什么关系?电功率的大小与哪些因素有关?3核心议题:围绕“电功率的大小与哪些因素有关?如何计算电功率?额定功率与实际功率有什么区别?如何根据电功率合理使用用电器”这一核心议题,展开对电功率知识的探究。 (二)探究新知一:认识电功率 1情景分析,建立电功率概念 师生互动:结合导入情景,提出问题——电水壶和台灯同时工作相同时间,消耗的电能一样多吗?为什么电水壶发热更快?引导学生思考:电水壶在相同时间内消耗的电能更多,电流做功更快。教师总结:电流做功的快慢用电功率表示。 知识讲解:明确电功率的物理意义——电功率是表示电流做功快慢的物理量。定义:电流在单位时间内所做的功叫做电功率。符号:P。单位:瓦特(W),常用单位还有千瓦(kW),单位换算:1kW=1000W。 2电功率的定义式与推导 师生互动:引导学生根据电功率的定义,推导电功率的定义式。由定义“单位时间内做的功”,得出定义式:P=W/t。其中,P表示电功率,单位是瓦特(W);W表示电功,单位是焦耳(J);t表示时间,单位是秒(s)。 推导延伸:结合电功公式W=UIt,将其代入定义式,推导得出电功率的推导式:P=UI。强调:P=UI是普适公式,适用于所有电路;P=W/t是定义式,也适用于所有电路。根据欧姆定律I=U/R,还可推导出P=I R和P=U /R,这两个推导公式仅适用于纯电阻电路。 3生活联系:用电器的电功率 展示常见用电器的电功率铭牌,如电水壶220V1500W、台灯220V25W、空调220V1.5kW等。师生互动:提问——用电器铭牌上的数字代表什么含义?不同用电器的电功率为什么不同?引导学生理解:铭牌上的电压是用电器的额定电压,电功率是额定功率;不同用电器的电功率不同,反映了它们电流做功快慢的差异,电功率越大,相同时间内消耗的电能越多。 例题讲解:一盏电灯两端的电压为220V,通过的电流为0.5A,求电灯的电功率。解题步骤:①确定已知量:U=220V,I=0.5A;②选择公式:P=UI;③代入数据计算:P=220V 0.5A=110W。师生互动:引导学生跟随解题步骤完成计算,强调单位统一的重要性。 (三)探究新知二:实验探究:电功率与哪些因素有关 提出问题:结合前面的学习,猜想电功率的大小可能与哪些因素有关?学生猜想:可能与电压、电流有关。实验方法:控制变量法、转换法(通过观察灯泡的亮度反映电功率的大小,灯泡越亮,说明电功率越大)。 1实验1:探究电功率与电流的关系 控制变量:电压相同,改变电流。实验装置:将两个规格不同的灯泡并联在电路中,每个支路串联一个电流表,电源为电池组。实验操作:接通电源,记录两个电流表的示数,观察两个灯泡的亮度。 师生互动:提问——两个灯泡的亮度有什么不同?对应的电流大小关系如何?得出什么结论?引导学生分析:规格不同的灯泡并联,两端电压相同,电流大的灯泡更亮,说明在电压相同时,电流越大,电功率越大。 2实验2:探究电功率与电压的关系 控制变量:电流相同,改变电压。实验装置:将两个规格不同的灯泡串联在电路中,每个灯泡两端并联一个电压表,电源为电池组。实验操作:接通电源,记录两个电压表的示数,观察两个灯泡的亮度。 师生互动:提问——两个灯泡的亮度有什么不同?对应的电压大小关系如何?得出什么结论?引导学生分析:规格不同的灯泡串联,通过的电流相同,电压大的灯泡更亮,说明在电流相同时,电压越大,电功率越大。 3实验结论 师生互动:结合两个实验的结果,归纳得出结论:电功率与电压和电流有关,电压越大、电流越大,电功率越大;电功率等于电压与电流的乘积,即P=UI。这一结论与前面推导得出的电功率公式一致,验证了公式的正确性。 (四)探究新知三:额定功率与实际功率 1概念建立 知识讲解:明确额定功率和实际功率的概念——额定电压是用电器正常工作时的电压,额定功率是用电器在额定电压下工作时的电功率;实际电压是用电器实际工作时的电压,实际功率是用电器在实际电压下工作时的电功率。 师生互动:提问——当实际电压等于额定电压时,实际功率与额定功率有什么关系?用电器工作状态如何?当实际电压大于或小于额定电压时,实际功率会怎样变化?引导学生理解:①实际电压=额定电压时,实际功率=额定功率,用电器正常工作;②实际电压>额定电压时,实际功率>额定功率,用电器可能被烧坏;③实际电压<额定电压时,实际功率<额定功率,用电器不能正常工作(如灯泡变暗)。 2实验探究:额定功率与实际功率的差异 实验装置:将一个标有2.5V0.3A的小灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表、电源串联组成电路。实验操作:①调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压等于额定电压2.5V,观察灯泡的亮度,记录电流表的示数,计算额定功率;②调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压大于额定电压(如3V),观察灯泡亮度变化,记录电流表示数,计算实际功率;③调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压小于额定电压(如2V),观察灯泡亮度变化,记录电流表示数,计算实际功率。 师生互动:组织学生记录实验数据,对比不同电压下灯泡的亮度和功率大小。总结:电压是影响实际功率的关键因素,实际功率随实际电压的变化而变化,只有在额定电压下,用电器才能正常工作,实际功率才等于额定功率。 (五)议题总结:整合电功率核心知识 1师生互动:引导学生回顾本节课的探究过程,围绕核心议题“电功率的大小与哪些因素有关?如何计算电功率?额定功率与实际功率有什么区别?如何根据电功率合理使用用电器”,梳理本节课的核心知识。2知识梳理:(1)电功率是表示电流做功快慢的物理量,符号P,单位W、kW,1kW=1000W;(2)计算公式:定义式P=W/t,普适式P=UI,纯电阻电路推导式P=I R、P=U /R;(3)实验表明,电功率与电压和电流有关,P=UI;(4)额定功率是用电器在额定电压下的功率,实际功率随实际电压变化,实际电压等于额定电压时用电器正常工作;(5)核心逻辑:电功率反映电流做功快慢,影响因素为电压和电流,公式可灵活应用于实际问题分析。3应用提升:让学生运用本节课知识解释导入环节的情景——电水壶电功率大,相同时间内电流做功快,发热更快;用电器铭牌上的数字是额定电压和额定功率;用电高峰期,电路中总电流增大,输电线上分压增大,用电器两端实际电压降低,实际功率减小,因此灯泡变暗。 (六)重点知识归纳概括 1核心概念:(1)电功率:表示电流做功快慢的物理量,符号P,单位W、kW;(2)额定功率:用电器在额定电压下的功率,是用电器的固有属性;(3)实际功率:用电器在实际电压下的功率,随实际电压变化。2关键规律:(1)电功率与电压、电流的关系:P=UI(普适),纯电阻电路可推导为P=I R、P=U /R;(2)额定功率与实际功率的关系:实际电压=额定电压 实际功率=额定功率(正常工作);实际电压>额定电压 实际功率>额定功率(可能损坏);实际电压<额定电压 实际功率<额定功率(不能正常工作);(3)电功率与电功、时间的关系:P=W/t,变形可得W=Pt。3科学方法:(1)控制变量法:探究电功率与电压、电流的关系时,控制单一变量;(2)转换法:通过灯泡亮度反映电功率大小;(3)公式法:根据不同电路类型选择合适的电功率公式解决问题。4应用要点:(1)解读用电器铭牌时,明确额定电压和额定功率的含义;(2)计算电功率时,先判断电路类型,选择合适的公式,确保单位统一;(3)分析用电器工作状态时,紧扣实际电压与额定电压的关系,判断实际功率与额定功率的大小;(4)解决节能相关问题时,利用W=Pt分析用电器消耗电能的多少。 (七)练习巩固 1家庭电路中,电水壶正常工作时的电压为220V,电功率为1500W。下列关于电水壶的说法,正确的是【】 A电水壶正常工作时,通过的电流为1500A B电水壶正常工作1小时,消耗的电能为1.5kW h C电水壶的实际功率一定等于1500W D电水壶的电功率越大,消耗的电能越多 2下列关于电功率的说法,正确的是【】 A电功率越大,说明电流做功越多 B电功率是表示电流做功快慢的物理量 C电功率的单位是焦耳(J) DP=UI只适用于纯电阻电路 3某同学用如图所示的装置探究电功率与电流的关系,将两个规格不同的灯泡并联在电路中,观察到灯泡L1比灯泡L2亮。下列说法正确的是【】 A该实验控制了电流相同,改变了电压 B灯泡L1的电功率比灯泡L2的电功率小 C灯泡L1的电流比灯泡L2的电流大 D该实验表明,电功率与电流成反比 4标有220V100W的灯泡,其额定功率为100W。当该灯泡两端的实际电压为110V时,其实际功率为【】 A100W B50W C25W D无法确定 5某家庭中,空调正常工作时的电功率为1.5kW,每天正常工作2小时。则该空调每天消耗的电能为【】 A3kW h B30kW h C3 10^3J D1.08 10^7J 6下列关于额定功率与实际功率的说法,错误的是【】 A额定功率是用电器在额定电压下工作时的功率 B实际功率随实际电压的变化而变化 C当实际电压大于额定电压时,实际功率一定大于额定功率 D用电器正常工作时,实际功率等于额定功率 7某同学设计实验探究电功率与电压的关系,将两个规格不同的灯泡串联在电路中,测量并记录了两个灯泡两端的电压和通过的电流。实验中观察到,灯泡L1两端的电压为3V,灯泡L2两端的电压为2V,且L1比L2亮。下列说法正确的是【】 A串联电路中,通过两个灯泡的电流不同 B灯泡L1的电功率比灯泡L2的电功率小 C该实验控制了电流相同,改变了电压 D该实验表明,电功率与电压成反比 8某电热水器的铭牌上标注:额定电压220V,额定功率2000W。该电热水器正常工作时,将5kg的水从20 加热到60 ,需要10分钟。已知水的比热容为4.2 10^3J/(kg )。下列说法正确的是【】 A电热水器正常工作时,通过的电流为2000A B电热水器消耗的电能为2 10^4J C水吸收的热量大于电热水器消耗的电能 D电热水器的实际功率等于2000W 9某实验小组对电功率的相关知识进行了探究实验。实验一:将两个规格分别为2.5V0.3A和3.8V0.3A的灯泡串联在电路中,闭合开关后,观察到3.8V的灯泡比2.5V的灯泡亮。实验二:将这两个灯泡并联在2.5V的电源两端,闭合开关后,观察到2.5V的灯泡正常发光,3.8V的灯泡发光较暗。实验三:用电流表和电压表测量2.5V0.3A灯泡的额定功率,调节滑动变阻器使灯泡两端电压为2.5V,此时电流表示数为0.3A。 (1)实验一中,两个灯泡串联,通过它们的电流有什么关系?为什么3.8V的灯泡更亮?由此得出什么结论? (2)实验二中,两个灯泡并联在2.5V电源两端,它们的实际电压分别是多少?为什么3.8V的灯泡发光较暗? (3)实验三中,该灯泡的额定功率是多少?计算过程是怎样的?若调节滑动变阻器使灯泡两端电压变为2V,灯泡的实际功率与额定功率相比,会发生什么变化? 10某居民楼共有20户家庭,每户家庭都有一台标有220V100W的电视机和一台标有220V2000W的电热水器。每天晚上,每户家庭的电视机正常工作3小时,电热水器正常工作1小时。该居民楼所在区域的电价为0.5元/kW h。 (1)一台电视机正常工作3小时消耗的电能是多少?一台电热水器正常工作1小时消耗的电能是多少? (2)20户家庭每天晚上共消耗的电能是多少?应付的电费是多少? (3)若该居民楼在用电高峰期,电热水器的实际电压变为200V,此时电热水器的实际功率与额定功率相比,会变大还是变小?请简要说明理由。 (八)答案解析 1答案:B解析:由P=UI得,电水壶正常工作电流I=P/U=1500W/220V≈6.8A,A错误;W=Pt=1.5kW 1h=1.5kW h,B正确;实际功率随实际电压变化,不一定等于额定功率1500W,C错误;消耗电能与功率和时间有关,功率大但时间短,消耗电能可能少,D错误。 2答案:B解析:电功率表示电流做功快慢,与做功多少无关,A错误、B正确;电功率单位是瓦特,焦耳是电功单位,C错误;P=UI适用于所有电路,D错误。 3答案:C解析:并联电路控制电压相同,改变电流,A错误;灯泡越亮功率越大,L1更亮则功率更大,B错误;并联电压相同,功率大的电流大,C正确;实验表明电压相同时,电流越大功率越大,D错误。 4答案:C解析:灯泡电阻R=U额 /P额=(220V) /100W=484 ,实际功率P实=U实 /R=(110V) /484 =25W,C正确。 5答案:A解析:W=Pt=1.5kW 2h=3kW h=1.08 10^7J,A正确、B、C、D错误。 6答案:C解析:若实际电压超过额定电压过多,用电器可能损坏,无法正常工作,实际功率不一定大于额定功率,C错误;A、B、D正确。 7答案:C解析:串联电路电流处处相等,A错误;L1更亮则功率更大,B错误;实验控制电流相同,改变电压,C正确;表明电流相同时,电压越大功率越大,D错误。 8答案:D解析:正常工作电流I=P/U=2000W/220V≈9.1A,A错误;消耗电能W=Pt=2000W 600s=1.2 10^6J,B错误;有能量损失,水吸收热量小于消耗电能,C错误;正常工作时实际功率等于额定功率,D正确。 9答案:(1)电流相等。因为串联电路电流处处相等,L1两端电压大于L2,根据P=UI,电流相同时,电压越大功率越大,所以L1更亮。结论:在电流相同时,用电器两端电压越大,电功率越大。(2)实际电压均为2.5V。3.8V灯泡的额定电压为3.8V,实际电压小于额定电压,实际功率小于额定功率,所以发光较暗。(3)额定功率P额=U额I额=2.5V 0.3A=0.75W。实际电压变为2V,小于额定电压,实际功率小于额定功率。 10答案:(1)电视机消耗电能W1=P1t1=0.1kW 3h=0.3kW h;电热水器消耗电能W2=P2t2=2kW 1h=2kW h。(2)每户消耗总电能W户=0.3kW h+2kW h=2.3kW h,20户总电能W总=20 2.3kW h=46kW h,应付电费46kW h 0.5元/kW h=23元。(3)变小。电热水器电阻不变,根据P=U /R,实际电压小于额定电压,实际功率小于额定功率。 学科网(北京)股份有限公司 $