15.1 电能与电功 教学设计 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦电能与电功核心知识，涵盖电能的来源与利用、电功概念及计算、电能表使用。通过生活电器导入，展示电池、风力发电等图片，建立电能来源与转化的认知，为电功学习搭建支架。 特色在于实验探究与生活结合，通过实验视频用控制变量法探究电功影响因素，培养科学思维；电能表教学结合电费单和转盘转数计算，落实科学探究。融入节约用电教育，强化科学态度与责任，助力学生理解应用，为教师提供完整教学流程与资源。

15.1 电能与电功 教案 课题 15.1 电能与电功 课型 新授课 课时 1课时（45分钟） 教材版本 沪粤版九年级上册 教学方法 实验探究法、讲授法、讨论法 教学用具 多媒体课件、电能表实物或模型 教材分析：本节是第十五章"电能与电功率"的开篇内容，主要介绍电能的概念、电功的定义与计算、电能表的使用。本节内容为后续学习电功率、焦耳定律等奠定基础，是连接"能量"概念与"电学"知识的关键桥梁。 学情分析：学生已学习电路基础知识、电流、电压、电阻等概念，对电能转化有感性认识，但对电功的概念和定量计算较为陌生。学生具备一定的实验观察和分析能力，但将物理公式与生活实际联系的能力有待加强。 核心素养目标： 物理观念：知道电能的概念，了解电能的来源和利用。；理解电功的定义，知道电功的单位（焦耳和千瓦时）及其换算关系。；认识电能表，会读电能表并计算消耗的电能。 科学思维：通过实验探究电流做功与哪些因素有关，培养控制变量法的科学思维。；通过推导电功的导出公式，培养逻辑推理能力。；能够运用电功公式解决简单的实际问题。 科学探究：通过观察实验现象，分析电流做功的影响因素。；通过观察电能表实物，学习读数方法和电能计量方法。 科学态度与责任：了解1度电的作用，树立节约用电的意识。；关注能源消耗与环境问题，增强社会责任感。；培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神。 教学重难点 教学重点：电功的概念和单位；电功的计算公式W=UIt；电能表的读数方法。 教学难点：电功计算公式的推导和理解；电能表参数的含义及转盘转数与电能的计算。 教学过程 一、情境导入（3分钟） 【教师活动】同学们，在我们的日常生活中，什么形式的能量使用最广泛、最方便呢？请大家思考一下，我们每天使用的手机、电脑、电灯、空调，它们都依赖什么能量？ 【学生活动】电能！电能是日常生活中运用最广、使用最方便的能量形式。 【教师活动】非常好！电能确实是我们生活中不可或缺的能源。那么，这些电能是从哪里来的呢？ 化学能转化为电能——电池 风能转化为电能——风力发电 太阳能转化为电能——太阳能发电 机械能转化为电能——水力发电 内能转化为电能——火力发电 【教师活动】通过图片我们可以看到，电能是由其他形式的能量转化而来的。化学能、风能、太阳能、机械能、内能都可以通过发电装置转化为电能。发电厂就是将各种形式的能量统一转化为电能的重要场所。 【学生活动】观察图片，认识到电能来源于各种形式的能量转化，发电厂是电能生产的重要基地。 【知识点】电的来源：化学能、风能、太阳能、机械能、内能等都可以转化为电能。发电厂将各种形式的能量转化为电能，输送到千家万户。 【设计意图】通过生活中的常见场景引入，激发学生的学习兴趣，让学生认识到电能的来源多样性，为后续学习电能转化和电功概念做好铺垫。 【过渡语】既然电能是由其他形式的能量转化而来的，那么电能又可以通过什么方式被利用呢？接下来我们探究电能的利用。 二、探究一：电能的利用（5分钟） 【教师活动】电能与其他形式的能量之间可以相互转化。请同学们思考：在以下生活场景中，电能分别转化成了什么形式的能量？ 【教师活动】第一组：用电照明时，灯泡发光的同时也会发热。电能转化成了什么形式的能量？ 【学生活动】电能转化成了光能和内能。灯泡发光说明电能转化成了光能，灯泡发热说明电能同时转化成了内能。 用电照明——电能转化为光能和内能 【教师活动】第二组：用电取暖时，电暖器发热。电能转化成了什么形式的能量？ 【学生活动】电能转化成了内能。电暖器将电能全部转化为内能，用于取暖。 用电取暖——电能转化为内能 【教师活动】第三组：无人机运行时，螺旋桨旋转。电能转化成了什么形式的能量？ 【学生活动】电能转化成了机械能。电动机将电能转化为机械能，驱动螺旋桨旋转。 无人机运行——电能转化为机械能 【教师活动】第四组：给电动汽车充电时，电能转化成了什么形式的能量？ 【学生活动】电能转化成了化学能。充电过程中，电能储存在电池中，转化为化学能。 电动汽车充电——电能转化为化学能 【知识点】电能的利用：电能通过用电器转化为其他形式的能量。具体转化方式包括：照明（电能→光能和内能）、取暖（电能→内能）、电动机（电能→机械能）、充电（电能→化学能）。 【理解要点】电能的利用本质：电能与其他形式能量之间的转化，用电器就是这个转化过程的"转换器"。无论哪种转化，总能量守恒。 【设计意图】通过四组具体的生活场景，让学生直观理解电能转化为其他形式能量的过程，为引入电功概念做铺垫。 【过渡语】电能转化为其他形式能量的过程，实际上就是电流做功的过程。那么，什么是电功？电功的大小与哪些因素有关呢？让我们进入探究二。 三、探究二：电功（10分钟） 【教师活动】电流通过用电器时，会将电能转化为其他形式的能量，这个过程中电流做了功。电流所做的功，就叫做电功。 【教师活动】请大家注意理解：电功是过程量，描述的是电流做功的多少；电能是状态量，描述的是能量的一种形式。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。换句话说，消耗的电能等于电流所做的功。 【知识点】电功定义：电流所做的功叫电功。符号：W。电功是过程量，电能是状态量。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。 【重点强调】电功与电能的关系：消耗的电能 = 电流所做的功。电功是"过程量"，电能是"状态量"，两者数值相等但物理意义不同。 【教师活动】电功的单位是什么？请大家阅读课本，找出电功的国际单位和常用单位。 【学生活动】电功的国际单位是焦耳（J），常用单位是千瓦时（kW·h），俗称"度"。 【教师活动】很好！1度等于多少焦耳呢？我们来推导一下。 【教师活动】1度 = 1 kW·h = 1 × 10³ W × 3600 s = 3.6 × 10⁶ J。也就是说，1度电等于3.6×10⁶焦耳。这是一个非常重要的换算关系，请大家牢记。 【易错提示】单位辨析：千瓦时（kW·h）是电功的常用单位，注意不要与功率单位千瓦（kW）混淆。千瓦时是"千瓦×小时"，是能量单位，不是功率单位。 【教师活动】1度电能做什么呢？让我们来看几个例子：一只3W的节能灯泡，用1度电可以持续工作约333小时；一个800W的电饭煲，用1度电可以工作约1.25小时。 1度电的作用实例 【教师活动】由此可见，1度电虽然看起来不多，但实际上可以做很多事情。我们应该珍惜每一度电。 【教师活动】接下来，我们通过实验来探究电流做功与哪些因素有关。请看实验视频。 【学生活动】观看实验视频，观察实验现象：电流通过电动机提升钩码，钩码上升的高度反映了电流做功的多少。 【教师活动】通过实验，我们可以得出什么结论？请同学们分析论证。 【学生活动】实验结论：(1)在电压U和电流I一定时，通电时间t越长，钩码升得越高，表明电流做功越多。(2)在电流I和通电时间t一定时，电压U越大，钩码升得越高，表明电流做功越多。(3)在电压U和通电时间t一定时，电流I越大，钩码升得越高，表明电流做功越多。 【教师活动】总结得很好！实验表明：电流做功与电压U、电流I和通电时间t都有关系。具体来说，电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压U、电路中的电流I和通电时间t的乘积。 【教师活动】由此，我们得到电功的计算公式：W = UIt，其中W的单位是焦耳(J)，U的单位是伏特(V)，I的单位是安培(A)，t的单位是秒(s)。这个公式适用于任何电路。 【知识点】电功计算公式：W = UIt（适用于任何电路）。单位：V·A·s = J。 【实验注意】控制变量法：在探究电流做功影响因素的实验中，采用了控制变量法：(1)控制U、I不变，改变t；(2)控制I、t不变，改变U；(3)控制U、t不变，改变I。这是物理学中常用的研究方法。 【教师活动】根据欧姆定律 U = IR，我们还可以推导出电功的其他表达式。将 U = IR 代入 W = UIt，得到 W = I²Rt。 导出公式推导过程——由W=UIt和U=IR推导 【教师活动】同样，将 I = U/R 代入 W = UIt，可以得到 W = U²t / R。 【判断技巧】导出公式使用条件：W = I²Rt 和 W = U²t / R 是由欧姆定律推导而来的，因此只适用于纯电阻电路（即电能全部转化为内能的电路）。而 W = UIt 适用于任何电路。 【知识点】导出公式：W = I²Rt（由U = IR代入得到）；W = U²t / R（由I = U/R代入得到）。导出公式仅适用于纯电阻电路。 【设计意图】通过实验探究让学生亲身体验科学探究的过程，培养控制变量法的科学思维。推导导出公式培养学生的逻辑推理能力。 【过渡语】我们已经学习了电功的概念和计算公式，那么在实际生活中，我们如何测量电路中消耗的电能呢？供电部门是根据什么来收取电费的？ 四、探究三：用电能表测量电功（14分钟） 【教师活动】请同学们思考：你家一个月要交多少电费？哪个季节电费多？说明了什么？供电部门是凭什么来收取电费的？ 【学生活动】供电部门是根据电能表（也叫电度表）的读数来收取电费的。电能表测量的是电路中消耗的电能。 电费单示例 【教师活动】电能表是测量电功（即记录电路中消耗电能）的仪表，也叫电度表。现在我们来认识一下电能表。 电能表实物图及参数说明 【教师活动】电能表上有许多参数，它们分别代表什么含义呢？ 【教师活动】"220V"表示该电能表应该在220V的电路中使用。"10(20)A"表示标定电流为10A，额定最大电流为20A，即短时间内允许通过的电流可以大一些，但不能超过20A。"50Hz"表示该电能表应在频率为50Hz的交流电路中使用。"1200r/kW·h"表示用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转过1200转。 【教师活动】电能表上方的数字以千瓦时(kW·h)为单位显示所消耗的电能。读数时要注意，数字栏中最右边的一位是小数位。 【知识点】电能表参数：220V（额定电压）、10(20)A（标定电流10A，额定最大电流20A）、50Hz（交流电频率）、1200r/kW·h（每消耗1kW·h电能转盘转1200转）。读数时最后一位为小数位。 【易错提示】读数易错点：数字栏最右边一位是小数位，不能当作整数位来读。例如，显示"07316"表示731.6 kW·h，而不是7316 kW·h。 【教师活动】现在我们来学习电能表的读数方法。请看例题：某同学家8月底电能表的示数为731.6 kW·h，9月底电能表的示数为895.9 kW·h，请问该同学家9月份用了多少电？ 【教师活动】方法一：观察电能表前后两次的示数，示数差即是所求的电能值。W = W₂ - W₁ = 895.9 kW·h - 731.6 kW·h = 164.3 kW·h。 【学生活动】9月份用电量为164.3 kW·h，即164.3度电。 【教师活动】正确！这就是利用电能表前后两次读数之差来计算消耗电能的方法。 【教师活动】方法二：我们还可以通过电能表转盘的转数和电能表的参数来算出消耗的电能。 【教师活动】例题：一电能表表盘上标有"1200r/(kW·h)"字样，表示接入电能表上的用电器每消耗1kW·h的电能，电能表的转盘转1200转。求：电能表转盘转1转时消耗的电能是多少焦耳？ 【教师活动】解题思路：转1转消耗的电能 = 1kW·h / 1200 = 3.6×10⁶J / 1200 = 3000J。 【判断技巧】转盘转数计算技巧：消耗的电能W = (转数n ÷ 电能表参数N) kW·h。如果参数为"Nr/kW·h"，则每转消耗的电能为 1/N kW·h = 3.6×10⁶/N J。 【教师活动】除了传统的转盘式电能表，现在很多家庭使用的是电子式电能表。电子式电能表上用"imp/kW·h"来表示参数，例如"3200imp/kW·h"，表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁3200次。 电子式电能表——3200imp/kW·h 【知识点】电子式电能表参数：3200imp/kW·h，表示每消耗1kW·h电能，指示灯闪烁3200次。计算方法与转盘式电能表类似。 【设计意图】通过电费单引入电能表，贴近学生生活实际。两个例题分别演示了电能表读数的两种计算方法，让学生掌握电能计量的基本技能。 【过渡语】通过前面的学习，我们已经掌握了电能与电功的基本知识。现在让我们通过几道练习题来巩固所学内容。 五、课堂练习（8分钟） 【教师活动】练习1：在下列用电器工作的过程中，电能全部转化为内能的是（ ） A. 电风扇 B. 电热水壶 C. 电视机 D. 电冰箱 【学生活动】选B。电热水壶是利用电流的热效应工作的，电能全部转化为内能。电风扇将电能转化为机械能，电视机将电能转化为光能和声能，电冰箱将电能转化为机械能，都不是全部转化为内能。 【教师活动】正确！这道题考查的是电能转化的判断。只有纯电阻用电器（如电热水壶、电饭煲等）工作时电能才全部转化为内能。 【教师活动】练习2：下列关于电功的说法中正确的是（ ） A. 电流做功越多，消耗的电能就越多 B. 电流通过导体时所做的功决定于导体两端的电压、通过导体的电流和导体的电阻 C. 通电的时间越长，电流做的功越多 D. 电流做功的过程，实际上是把其他形式的能转化为电能的过程 【学生活动】选A。电流做功的过程就是消耗电能转化为其他形式能的过程，所以电流做功越多，消耗的电能就越多。B选项错误，因为电功决定于电压、电流和通电时间，不是电阻。C选项错误，因为电功还与电压和电流有关。D选项错误，应该是把电能转化为其他形式的能。 【教师活动】分析得很到位！这道题考查的是对电功概念的深入理解，要注意区分电功的影响因素和能量转化方向。 【易错提示】电功影响因素：电功的影响因素是U、I、t三者，缺少任何一个条件都不能确定电功的大小。仅凭"通电时间越长"不能判断电功越多，还需要看U和I的大小。 【教师活动】练习3：下图是一个电能表，对其中的重要参数，下列说法错误的是（ ） A. "220V"是说这个电能表应该在220伏的电路中使用 B. "10(20)A"是说这个电能表使用时允许通过的电流为20安 C. "50Hz"是说这个电能表应在50赫兹的交流电路中使用 D. "600revs/kW·h"是说，接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转 练习3配图——电能表参数 【学生活动】选B。"10(20)A"表示标定电流为10A，额定最大电流为20A，使用时允许通过的电流不能超过20A，但正常工作时电流为10A左右。说"允许通过的电流为20安"是不准确的，应为"额定最大电流为20A"。 【教师活动】非常好！这道题考查的是电能表参数的理解。标定电流和额定最大电流是两个不同的概念，要区分清楚。 【教师活动】练习4：如图所示，是一款圆形多功能充电宝，铭牌标示其输出电压为5V，容量为10000mA·h，下列数据最合理的是（ ） A. 将充电宝举高1m所做的功约为100J B. 充电宝的直径约为10cm C. 充电宝给手机充电时输出电流约为100μA D. 它充满电后，储存的电能约为50000J 练习4配图——圆形多功能充电宝 【学生活动】选B。充电宝的直径约为10cm是合理的估算。A选项中，充电宝质量约200g，举高1m做功约2J，不是100J。C选项中，手机充电电流通常为1A左右，100μA太小。D选项中，储存电能W=UIt=5V×10A×3600s=180000J，远大于50000J。 【教师活动】回答得很好！这是一道综合题，考查了长度估测、质量估测、电流估测和电能计算等多方面的能力。 【判断技巧】充电宝电能计算：W = UIt = 5V × 10A × 3600s = 1.8×10⁵J。注意容量10000mA·h = 10A·h，t = 1h = 3600s。 【设计意图】通过4道由易到难的练习题，巩固学生对电能转化、电功概念、电能表参数和电能计算的理解。第4道综合题培养学生的综合估测和计算能力。 【过渡语】通过本节课的学习，我们掌握了电能与电功的核心知识。现在让我们一起来回顾本节内容，并关注一个重要的议题——节约用电。 六、课堂小结与节约用电（5分钟） 【教师活动】请同学们回顾一下，本节课我们学习了哪些主要内容？ 【学生活动】本节课学习了四个方面的内容：第一，电的来源——各种形式的能量都可以转化为电能；第二，电能的利用——电能可以通过用电器转化为光能、内能、机械能、化学能等；第三，电功——电流所做的功，公式W=UIt，单位焦耳和千瓦时；第四，电能表——测量电功的仪表，可以通过读数差或转盘转数来计算消耗的电能。 【教师活动】总结得非常全面！接下来我们关注一个与每个人息息相关的话题——节约用电。 【教师活动】你知道吗？发1度电要消耗0.35kg标准煤，排放0.872kg二氧化碳。电能是人们生活的重要资源，我们要关注能源消耗造成的环境破坏，节约每一度电，从点滴做起。 【知识点】节约用电：1度电消耗0.35kg标准煤，排放0.872kg CO₂。节约用电不仅是节约家庭开支，更是保护环境、减少碳排放的重要举措。 【知识拓展】节约用电小贴士：随手关灯、合理使用空调（夏季不低于26℃）、电器不用时拔掉插头、使用节能电器。这些看似微小的习惯，积少成多，对环境保护意义重大。 【设计意图】通过课堂小结帮助学生构建知识框架，通过节约用电的讨论培养学生的环保意识和社会责任感。 板书设计 15.1 电能与电功 一、电的来源 化学能、风能、太阳能、机械能、内能 → 电能 二、电能的利用 电能 → 光能+内能（照明）、内能（取暖）、机械能（电动机）、化学能（充电） 三、电功 定义：电流所做的功，符号W 单位：焦耳(J)、千瓦时(kW·h)，1度=1kW·h=3.6×10⁶J 公式：W=UIt（任何电路） 导出：W=I²Rt、W=U²t/R（纯电阻电路） 影响因素：U、I、t（控制变量法） 四、电能表 测量电功的仪表，也叫电度表 参数：220V、10(20)A、50Hz、1200r/kW·h 计量：W=W₂-W₁（读数差）或 W=n/N kW·h（转盘转数法） 教学反思 1. 本节课的教学目标是否达成？学生是否理解了电功的概念和单位换算关系？ 2. 实验探究环节是否有效激发了学生的科学思维？学生是否掌握了控制变量法的应用？ 3. 电能表的教学是否贴近学生生活？学生能否独立完成电能表的读数和电能计算？ 4. 课堂练习的时间安排是否合理？四道练习题的难度梯度是否适合本班学生？ 5. 节约用电的教育是否引发了学生的共鸣？学生是否建立了节能环保的意识？ 6. 教学过程中是否存在需要改进的环节？学生的参与度和课堂反馈如何？ 学科网（北京）股份有限公司 $