13.1 电功（导学案）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

13.1电功 （导学案） 【学习目标】 1. 物理观念：知道电功的概念；知道电功的符号和单位，掌握电功的国际单位（焦耳）和常用单位（千瓦·时）及换算关系；理解电功的计算公式W=UIt，知道电流做功与电压、电流和通电时间的关系；知道电能表的作用，了解电能表的读数方法和相关参数。 2. 科学思维：通过类比机械功，理解电功的概念，建立“电流做功”与“能量转化”之间的联系；通过分析电功与电压、电流、通电时间的关系，培养分析归纳能力。 3. 科学探究：通过实验探究，认识电流做功与电压、电流、通电时间的关系；能通过电能表测量家庭电路消耗的电能。 4. 科学态度与责任：了解我国在电能利用和新能源开发方面的成就，增强民族自豪感。 【学习重点】 1. 电功的单位及换算关系。 2. 电能表的作用和读数方法。 3. 电功的计算公式W=UIt及其应用。 【学习难点】电功概念的建立；电能表的读数及相关参数的理解；电功公式W=UIt的理解与应用。 【自主预习】阅读教材，完成以下内容： 1. 电功的定义：在电能转化为 的能量过程中，我们说电流做了功。物理学中，把电流所做的功称为电功，用符号 表示，单位是 。 2. 电功的常用单位： ，符号是 。 3. 单位换算：1kW·h=1000W×3600s= J。 4. 电能表的作用：生活中可以用电能表计量家庭电路消耗的 ，也就是用电量。 5. 读数方法：记录电能表前后两次示数，计算其 ，就可以得到某一段时间内的用电量。 6. 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的乘积，即 。 7. 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：1J=1 。 【课堂探究】 探究一、电路中的电能是如何转化的？ 【探究活动一】认识电功——电能转化为其他形式的能 问题情境： 扫地机器人游走在家中清洁各处地面，工作结束后自动回到固定位置充电。此时，我们摸一下机身，会感到有些热。扫地机器人的机械能和内能是从哪里来的呢？ 思考与讨论： 1. 扫地机器人工作时，消耗了什么能量？获得了哪些能量？ 。 2. 电路中，电源和用电器分别起什么作用？ 。 3. 电流做功的过程，实质是什么？ 。 知识归纳： 电功：在电能转化为 的能量过程中，我们说电流做了功。物理学中，把电流所做的功称为电功，用W表示。 单位： 。电功的常用单位是 ，符号是 。 换算关系：1kW·h=1000W×3600s= J。 能量转化实质：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。 举例： 电扇：电能→机械能+内能 电灯：电能→光能+内能 电热水壶：电能→内能 【例题1】龙东地区农村家庭常用电饭锅煮饭，电饭锅工作时，主要将电能转化为（   ） A．机械能 B．内能 C．电能 D．化学能 【例题2】下列关于电功的说法，错误的是（　　） A．家用电器消耗电能的过程，就是将电能转化为其他形式的能的过程 B．家用电器消耗的电能越多，电流做的功越多 C．电流越大，电流做的功就越多 D．电功的单位与电能的单位相同 探究二、如何用电能表计量电能？ 【探究活动二】认识电能表 问题情境： 生活中如何计量家庭电路消耗的电能？ 观察与思考： 观察普通电能表和智能电能表，认识各组成部分。 1. 普通电能表上方数字表示什么？ 。 2. 智能电能表有什么优点？ 。 3. 电能表的表盘上“220V”和“50Hz”分别表示什么？ “220V”表示 ；“50Hz”表示 。 4. 如何读取某一段时间内的用电量？ 。 知识归纳： 电能表是计量家庭电路 的仪表。 读数方法：记录前后两次示数，求 。 智能电能表具有远程抄表功能。 【例题3】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。 【例题4】北京电表厂生产的某电能表如图所示，此时电能表的读数是________kW·h，若电路中只有一个电水壶烧水，正常工作3min后，电能表的转盘转过18r，则电水壶3min消耗的电能为_________kW·h。 探究三、电流做功与哪些因素有关？ 【探究活动三】探究电流做功与哪些因素有关 问题情境： 电流做功的多少与哪些因素有关？ 实验探究： 【实验目的】探究电流做功与电压、电流、通电时间的关系。 【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡（或电动机）、电压表、电流表、秒表。 【实验步骤】 1. 将小灯泡接入电路，用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量通过小灯泡的电流。 2. 保持电压和电流不变，改变通电时间，观察小灯泡的发光情况（或电能表的示数变化）。 3. 保持通电时间不变，改变电压（或电流），观察小灯泡的发光情况。 分析与论证： 通电时间越长，电流做功越多。这说明电流做功的多少与通电时间有关。 电压越大，电流越大，电流做功越多。这说明电流做功的多少与电压、电流有关。 知识归纳： 定性关系：电流做功的多少与用电器的 有关，还与 、 有关。 定量关系：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的乘积，即 。 单位关系：1J=1V·A·s。 【例题5】某品牌电动汽车的电池容量为130A·h，正常工作电压为400V，充电时它将________能转化成________能存储起来，充满电后它存储了________kW·h的能量。 【例题6】某导体两端的电压为3V时，通过该导体的电流为0.3A，10s内电流做功为________J，消耗的电能是________J。 【课堂总结】 13.1 电功 1. 电功是电流所做的功，用W表示。电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。电功的单位是焦（J），常用单位还有千瓦·时（kW·h），俗称“度”。换算关系为：1kW·h=3.6×10⁶J。 2. 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的乘积，即W=UIt。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：1J=1V·A·s。 3. 电能表是计量家庭电路消耗电能的仪表。普通电能表上方数字表示以千瓦·时（kW·h）为单位的当前用电量。 【课堂练习】 1．如图所示是某型号手机电池外壳上的说明文字。由说明可知该电池可储存的电能是____________J，合____________。若该手机电池平均待机电流为0.01A，则最多可使用____________h。 2．如图所示的电路，电源电压和的阻值保持不变，其中的阻值为。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当阻值为时，电流表示数为；电源电压___________V；当电流表示数为0.2A，电阻箱的阻值为___________，此时通电，电路消耗的电能为___________J。 3．如图所示的电路中，、为定值电阻，其中，当只闭合开关时，电流表的示数为0.4A，则电源电压为________V，再闭合开关时，电流表的示数变化了0.8A，则10s内电流通过做功________J。 4．充电宝内部主要部件是锂电池，充电宝铭牌上标注了锂电池的电压和容量，根据相关规定，乘客乘坐地铁单品锂离子电池的额定能量值不得超过，则电压为5V，容量为下列数值的充电宝可以带上地铁的是（     ） A． B． C． D． 5．如图甲、乙所示分别为小明家6月1日和7月1日的电能表的示数，则（     ） A．小明家电路中的干路电流不得超过10A B．小明家6月份消耗的电能为101.1J C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW·h D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，电路的电压越大 6．小灯泡L正常发光的电压为3V，它的I-U图像如图甲所示，把小灯泡接入图乙所示的电源电压恒定的电路中，将标有“15Ω　2A”的滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关，电压表示数为1.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。下列说法错误的是（　　） A．电源电压为6V B．小灯泡正常发光时的电阻为6Ω C．若整个电路10s内消耗电能24J，则电路中的电流为0.5A D．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为6Ω 7．如图所示，，开关闭合时，电流表示数为，电压表示数为。求： (1)电源两端的电压； (2)通电，电阻消耗的电能。 8．如图所示的电路，电阻为30Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A，求： (1)电源电压； (2)电阻在10min内做的功。 【课后反思】 1. 自我评价：是否掌握了电功的单位及换算关系？是否掌握了电能表的作用和读数方法？是否理解了电功的计算公式W=UIt？ 2. 思维拓展：是否能够通过实验理解电流做功与电压、电流、通电时间的关系？能否正确使用电能表测量家庭电路消耗的电能？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 13.1电功 （导学案） 【学习目标】 1. 物理观念：知道电功的概念；知道电功的符号和单位，掌握电功的国际单位（焦耳）和常用单位（千瓦·时）及换算关系；理解电功的计算公式W=UIt，知道电流做功与电压、电流和通电时间的关系；知道电能表的作用，了解电能表的读数方法和相关参数。 2. 科学思维：通过类比机械功，理解电功的概念，建立“电流做功”与“能量转化”之间的联系；通过分析电功与电压、电流、通电时间的关系，培养分析归纳能力。 3. 科学探究：通过实验探究，认识电流做功与电压、电流、通电时间的关系；能通过电能表测量家庭电路消耗的电能。 4. 科学态度与责任：了解我国在电能利用和新能源开发方面的成就，增强民族自豪感。 【学习重点】 1. 电功的单位及换算关系。 2. 电能表的作用和读数方法。 3. 电功的计算公式W=UIt及其应用。 【学习难点】电功概念的建立；电能表的读数及相关参数的理解；电功公式W=UIt的理解与应用。 【自主预习】阅读教材，完成以下内容： 1. 电功的定义：在电能转化为其他形式的能量过程中，我们说电流做了功。物理学中，把电流所做的功称为电功，用符号W表示，单位是焦（J）。 2. 电功的常用单位：千瓦·时（俗称“度”），符号是kW·h。 3. 单位换算：1kW·h=1000W×3600s=3.6×10⁶J。 4. 电能表的作用：生活中可以用电能表计量家庭电路消耗的电能，也就是用电量。 5. 读数方法：记录电能表前后两次示数，计算其差值，就可以得到某一段时间内的用电量。 6. 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的乘积，即W=UIt。 7. 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：1J=1V·A·s。 【课堂探究】 探究一、电路中的电能是如何转化的？ 【探究活动一】认识电功——电能转化为其他形式的能 问题情境： 扫地机器人游走在家中清洁各处地面，工作结束后自动回到固定位置充电。此时，我们摸一下机身，会感到有些热。扫地机器人的机械能和内能是从哪里来的呢？ 思考与讨论： 1. 扫地机器人工作时，消耗了什么能量？获得了哪些能量？ 消耗了电能，获得了机械能和内能。 2. 电路中，电源和用电器分别起什么作用？ 电源将其他形式的能量转化为电能，用电器工作时将电能转化为其他形式的能量。 3. 电流做功的过程，实质是什么？ 电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能量的过程。 知识归纳： 电功：在电能转化为其他形式的能量过程中，我们说电流做了功。物理学中，把电流所做的功称为电功，用W表示。 单位：焦（J）。电功的常用单位是千瓦·时（俗称“度”），符号是kW·h。 换算关系：1kW·h=1000W×3600s=3.6×10⁶J。 能量转化实质：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。 举例： 电扇：电能→机械能+内能 电灯：电能→光能+内能 电热水壶：电能→内能 【例题1】龙东地区农村家庭常用电饭锅煮饭，电饭锅工作时，主要将电能转化为（   ） A．机械能 B．内能 C．电能 D．化学能 【答案】B 【详解】电饭锅消耗电能使米饭的温度升高，从而将饭煮熟，故主要是将电能转化为内能。 故选B。 【例题2】下列关于电功的说法，错误的是（　　） A．家用电器消耗电能的过程，就是将电能转化为其他形式的能的过程 B．家用电器消耗的电能越多，电流做的功越多 C．电流越大，电流做的功就越多 D．电功的单位与电能的单位相同 【答案】C 【详解】A．家用电器消耗电能的过程，本质是电能转化为其他形式的能的过程，这是电流做功的物理意义，故A正确，不符合题意； B．电流做功的过程就是消耗电能的过程，用电器消耗的电能越多，说明电流做的功越多，故B正确，不符合题意； C．根据电功的计算公式可知，电功由电压、电流、通电时间三个因素共同决定，若电压或时间极小，即使电流大，电功也可能很小，故C错误，符合题意； D．电功和电能的国际单位都是焦耳，常用单位还有千瓦时，故D正确，不符合题意。 故选C。 探究二、如何用电能表计量电能？ 【探究活动二】认识电能表 问题情境： 生活中如何计量家庭电路消耗的电能？ 观察与思考： 观察普通电能表和智能电能表，认识各组成部分。 1. 普通电能表上方数字表示什么？ 以千瓦·时（kW·h）为单位的当前用电量。 2. 智能电能表有什么优点？ 靠专用的芯片计量电能，每计量一定量的电能会输出一个脉冲，对应的脉冲指示灯闪烁一次。智能电能表利用网络回传数据，实现了远程抄表。 3. 电能表的表盘上“220V”和“50Hz”分别表示什么？ “220V”表示电能表所接家庭电路中交流电的电压；“50Hz”表示交流电的频率。 4. 如何读取某一段时间内的用电量？ 记录电能表前后两次示数，计算其差值，就可以得到某一段时间内的用电量。 知识归纳： 电能表是计量家庭电路消耗电能的仪表。 读数方法：记录前后两次示数，求差值。 智能电能表具有远程抄表功能。 【例题3】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。 【答案】120 【详解】电能表表盘上最后一位是小数，两次示数之差就是小明家4月份用电量， 【例题4】北京电表厂生产的某电能表如图所示，此时电能表的读数是________kW·h，若电路中只有一个电水壶烧水，正常工作3min后，电能表的转盘转过18r，则电水壶3min消耗的电能为_________kW·h。 【答案】 2021.6 0.05 【详解】电能表的最后一位带虚线框的数位是小数位，单位为kW·h，故此时读数为2021.6kW·h。 电水壶3min消耗的电能为 探究三、电流做功与哪些因素有关？ 【探究活动三】探究电流做功与哪些因素有关 问题情境： 电流做功的多少与哪些因素有关？ 实验探究： 【实验目的】探究电流做功与电压、电流、通电时间的关系。 【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡（或电动机）、电压表、电流表、秒表。 【实验步骤】 1. 将小灯泡接入电路，用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量通过小灯泡的电流。 2. 保持电压和电流不变，改变通电时间，观察小灯泡的发光情况（或电能表的示数变化）。 3. 保持通电时间不变，改变电压（或电流），观察小灯泡的发光情况。 分析与论证： 通电时间越长，电流做功越多。这说明电流做功的多少与通电时间有关。 电压越大，电流越大，电流做功越多。这说明电流做功的多少与电压、电流有关。 知识归纳： 定性关系：电流做功的多少与用电器的通电时间有关，还与电压、电流有关。 定量关系：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的乘积，即W=UIt。 单位关系：1J=1V·A·s。 【例题5】某品牌电动汽车的电池容量为130A·h，正常工作电压为400V，充电时它将________能转化成________能存储起来，充满电后它存储了________kW·h的能量。 【答案】 电 化学 52 【详解】电动汽车充电时，消耗电能，将电能转化为化学能存储起来。 充满电后存储的能量 【例题6】某导体两端的电压为3V时，通过该导体的电流为0.3A，10s内电流做功为________J，消耗的电能是________J。 【答案】 9 9 【详解】10s内电流做的功为 因电流通过导体做的功等于导体消耗的电能，故消耗的电能为9J。 【课堂总结】 13.1 电功 1. 电功是电流所做的功，用W表示。电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。电功的单位是焦（J），常用单位还有千瓦·时（kW·h），俗称“度”。换算关系为：1kW·h=3.6×10⁶J。 2. 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的乘积，即W=UIt。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：1J=1V·A·s。 3. 电能表是计量家庭电路消耗电能的仪表。普通电能表上方数字表示以千瓦·时（kW·h）为单位的当前用电量。 【课堂练习】 1．如图所示是某型号手机电池外壳上的说明文字。由说明可知该电池可储存的电能是____________J，合____________。若该手机电池平均待机电流为0.01A，则最多可使用____________h。 【答案】 80 【详解】该电池可储存的电能 因，故换算后电能为 由电功公式得，最长待机时间 2．如图所示的电路，电源电压和的阻值保持不变，其中的阻值为。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当阻值为时，电流表示数为；电源电压___________V；当电流表示数为0.2A，电阻箱的阻值为___________，此时通电，电路消耗的电能为___________J。 【答案】 3 9 60 【详解】由图可知，电阻箱与串联，电流表测电路电流。 由串联电路电阻规律得，第一次电路总电阻 由欧姆定律得，电源电压 当电流为0.2A时，电路总电阻 由串联电路电阻规律得，电阻箱的阻值 通电100s电路消耗的电能 3．如图所示的电路中，、为定值电阻，其中，当只闭合开关时，电流表的示数为0.4A，则电源电压为________V，再闭合开关时，电流表的示数变化了0.8A，则10s内电流通过做功________J。 【答案】 4 32 【详解】当只闭合开关时，电路为的简单电路，由欧姆定律得电源电压 再闭合S2后，与并联，因并联电路各支路独立工作，通过的电流不变，故电流表示数的变化量等于通过的电流，即通过的电流为 ， 因并联电路各支路两端电压等于电源电压，10s内电流通过R2 做功 4．充电宝内部主要部件是锂电池，充电宝铭牌上标注了锂电池的电压和容量，根据相关规定，乘客乘坐地铁单品锂离子电池的额定能量值不得超过，则电压为5V，容量为下列数值的充电宝可以带上地铁的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据电能公式，可得允许携带的充电宝最大容量为，只有A符合题意。 故选A。 5．如图甲、乙所示分别为小明家6月1日和7月1日的电能表的示数，则（     ） A．小明家电路中的干路电流不得超过10A B．小明家6月份消耗的电能为101.1J C．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW·h D．电能表上指示灯闪烁的次数越多，电路的电压越大 【答案】C 【详解】A. 电能表参数10(40)A中40A为额定最大电流，故干路电流不得超过40A，故A不符合题意； B. 6月份消耗电能 选项单位不正确，故B不符合题意； C. 电能表参数 1600imp/(kW・h)表示，每消耗 1kW・h 的电能，指示灯闪烁 1600 次。 闪烁 320 次消耗的电能为 故C正确； D. 指示灯闪烁次数越多表示消耗电能越多，家庭电路电压保持不变，故D错误。 故选C。 6．小灯泡L正常发光的电压为3V，它的I-U图像如图甲所示，把小灯泡接入图乙所示的电源电压恒定的电路中，将标有“15Ω　2A”的滑动变阻器的滑片P移至B端，闭合开关，电压表示数为1.5V；再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V。下列说法错误的是（　　） A．电源电压为6V B．小灯泡正常发光时的电阻为6Ω C．若整个电路10s内消耗电能24J，则电路中的电流为0.5A D．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为6Ω 【答案】C 【详解】A．如图，灯与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，当滑动变阻器的滑片P移至B端，接入到电路中电阻最大为15Ω，电压表示数为1.5V，由图甲得通过灯泡的电流为0.3A，根据串联电流处处相等得通过滑动变阻器的电流也为0.3A，则滑动变阻器两端的电压 根据串联电路电压规律得电源电压，故A正确，不符合题意； B．小灯泡L正常发光的电压为3V，图甲可得小灯泡正常工作时电流为0.5A，则小灯泡正常发光时的电阻，故B正确，不符合题意； C．若整个电路10s内消耗电能24J，由得电路中的电流，故C错误，符合题意； D．小灯泡正常发光时，小灯泡两端的电压为3V，电路中的电流为0.5A，根据串联电路电压规律得滑动变阻器两端的电压 滑动变阻器接入电路的阻值，故D正确，符合题意。 故选C。 7．如图所示，，开关闭合时，电流表示数为，电压表示数为。求： (1)电源两端的电压； (2)通电，电阻消耗的电能。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图可知，两电阻串联，电压表并联在两端，串联电路电流处处相等，根据欧姆定律可得 串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和，即 （2）消耗的电能 8．如图所示的电路，电阻为30Ω，闭合开关S，电流表的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A，求： (1)电源电压； (2)电阻在10min内做的功。 【答案】(1)9V (2)1080J 【详解】（1）闭合开关S，与并联，电流表测支路电流。并联电路各支路电压等于电源电压，由欧姆定律可得 （2）闭合开关S，与并联，电流表测干路电流。由并联电路干路电流等于各支路电流之和，得通过的电流 通电时间 电阻做的功 【课后反思】 1. 自我评价：是否掌握了电功的单位及换算关系？是否掌握了电能表的作用和读数方法？是否理解了电功的计算公式W=UIt？ 2. 思维拓展：是否能够通过实验理解电流做功与电压、电流、通电时间的关系？能否正确使用电能表测量家庭电路消耗的电能？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $