13.1 电功（教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

13.1 电功（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 13.1 电功 教学 目标 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。 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。 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。 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。 教材 分析 本节选自沪科版（五四学制）九年级上册第13章“电功率”第1节。第12章学生已经学习了欧姆定律，理解了电流、电压、电阻三者的定量关系，掌握了串并联电路的电阻规律和“伏安法”测电阻的方法。本节“电功”则是在此基础上，从能量转化的角度认识电流做功的本质，是电学知识从“电路规律”走向“能量转化”的关键转折。 本节内容由“电路中的电能是如何转化的”“如何用电能表计量电能”“电流做功与哪些因素有关”三部分构成。教材首先通过扫地机器人工作后机身发热的生活情境，引导学生认识电能可以转化为机械能、内能等其他形式的能量；然后介绍电功的概念、单位及换算关系；接着介绍电能表的用途和读数方法；最后通过实验和推理得出电功的计算公式W＝UIt，并通过例题巩固应用。本节内容是后续学习“电功率”“焦耳定律”“家庭电路”等知识的直接基础，在电学知识体系中起着承上启下的关键作用。 学情分析 学生已经学习了欧姆定律（I＝U/R），理解了电流、电压、电阻三者的定量关系，掌握了串并联电路中电流、电压的特点，能够运用欧姆定律进行简单计算。学生已经知道电源将其他形式的能转化为电能，用电器将电能转化为其他形式的能，对能量转化有初步认识。学生在日常生活中接触过电能表（俗称“电表”），对“度”（千瓦·时）这个单位有感性认识，但对其物理意义缺乏理解。 九年级学生已具备一定的抽象思维能力和逻辑推理能力，能够从能量转化的角度分析物理现象。但电功的概念较为抽象——电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，学生需要从“能量转化”的角度理解“电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能”。此外，电功公式W＝UIt涉及三个物理量的乘积，学生在理解公式的物理意义和进行单位换算时可能存在困难。 教学重点 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。 教学难点 1. 电功概念的建立。 2. 电能表的读数及相关参数的理解。 3. 电功公式W=UIt的理解与应用。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 情境导入，引出问题 1. 展示图片：展示扫地机器人工作的场景。提问：“扫地机器人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？” 2. 引导分析：扫地机器人工作时将电能转化为机械能和内能等。电能利用的过程就是电能转化为其他各种形式能量的过程。 3. 引出课题：今天我们就来学习电流做功——电功。 【设计意图】从生活实例入手，利用扫地机器人工作后发热的现象引出能量转化问题，自然过渡到电功的概念。 观察图片，思考并回答问题。进入学习状态。 学习新课 电路中的电能是如何转化的？ 1. 引出概念：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（electric work），用W表示，单位是焦（J）。 2. 强调：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量。例如，通过某电扇的电流每秒做功150J，表明每秒有150J电能转化为机械能和内能。 3. 讲解单位换算：我们也常用千瓦·时（俗称“度”）作为电能单位，符号是kW·h。1kW·h＝1000W×3600s＝3.6×10⁶J。 4. 举例说明：家庭用电量通常以千瓦·时为单位，1千瓦·时就是1度电。 【设计意图】从能量转化角度建立电功概念，帮助学生理解电功的物理意义。 【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 【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 记录电功的概念、符号、单位及换算关系。理解“电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能”。 学习新课 如何用电能表计量电能？ 1. 展示电能表：展示普通电能表和智能电能表的图片，介绍电能表的用途——计量家庭电路消耗的电能。 2. 讲解读数方法： （1）电能表上方数字表示以千瓦·时（kW·h）为单位的当前用电量（俗称“抄见数”）。 （2）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。 3. 讲解参数含义：表盘上的“220V”和“50Hz”表示电能表所接家庭电路中交流电的电压和频率。 4. 介绍智能电能表：智能电能表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。 5. 练习读数：利用课件展示电能表示数，引导学生练习读数并计算用电量。 【设计意图】通过实物观察和读数练习，让学生掌握电能表的使用方法，培养学以致用的能力。 【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 观察电能表图片，认识电能表的结构和用途。学习读数方法，练习电能表读数。记录电能表的参数含义。 学习新课 电流做功与哪些因素有关？ 探究电功与哪些因素有关 1. 提出问题：电流做功的多少与哪些因素有关？ 2. 引导分析： （1）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——与通电时间有关。 （2）此外，电流做功的多少还与电压、电流有关。 3. 实验探究： （1）探究电功与电压的关系：将两个不同规格的小灯泡串联接入电路，闭合开关，观察比较两灯的亮度和电压表示数。 （2）探究电功与电流的关系：将两个不同规格的小灯泡并联接入电路，闭合开关，观察比较两灯的亮度和电流表示数。 4. 归纳总结：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。 5. 讲解单位：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）。1J＝1V·A·s。 【设计意图】通过实验探究让学生直观感受电功与电压、电流的关系，为电功公式的建立提供感性认识基础。 【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 【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 参与实验探究，观察实验现象。分析数据，归纳得出结论。记录电功公式W＝UIt及各物理量的单位。 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 板书设计 13.1 电功 一、电功（W） 定义：电流所做的功 物理意义：电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能 单位：焦（J）；常用单位：千瓦·时（kW·h） 换算：1kW·h＝3.6×10⁶J 二、电能表 用途：计量家庭电路消耗的电能 读数方法：记录前后两次示数，计算差值 参数含义：“220V 50Hz”表示所接家庭电路中交流电的电压和频率 三、电功的计算 公式：W＝UIt 各物理量单位：U—V，I—A，t—s，W—J 变形：W＝I²Rt，W＝U²t/R（纯电阻电路） 教学反思 电能表读数练习时间不足：电能表的读数涉及小数位和单位，学生需要一定时间适应。改进：可在课件中设计更多读数练习题，增加课堂练习时间；也可在课后布置读数专项练习，下节课前进行小测。 电功公式的单位统一问题：学生在计算时容易忽略单位统一，如将时间用分钟代入公式。改进：在例题讲解中反复强调“先统一单位、再代入计算”的解题规范；设计针对性的单位换算练习，帮助学生熟练掌握。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 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