18.1 电能 电功（教学设计）物理新教材人教版九年级全一册

18.1 电能 电功（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 电能 电功 教学 目标 物理观念 从能量转化的角度认识电能，知道电源是把其他形式的能转化为电能，用电器是把电能转化为其他形式的能；知道电能的国际单位是焦耳（J），常用单位是千瓦时（kW·h），知道 1kW⋅h=3.6×106J；知道电能表是测量电能的仪表，会读电能表、会通过示数差计算一段时间内消耗的电能；理解电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，知道电功与电压、电流、通电时间有关，会用 W=UIt进行简单计算。 科学思维 经历从“用电器工作”到“电流做功”、从“消耗电能”到“能量转化”的推理过程，体会“功是能量变化的量度”；能由生活经验猜想电功的影响因素，并分析各因素与电功的定性关系；能将千瓦时与焦耳的换算纳入单位换算的一般方法。 科学探究 会观察电能表表盘，说出“220 V”“10（20）A”“3000 r/(kW·h)”等参数的含义；会通过电能表在一段时间内转过的圈数（或指示灯闪烁次数）计算消耗的电能；能设计简单的测量方案，用家用电能表估测某一用电器的耗电量。 科学态度 与责任 通过“1度电能做哪些事情”的讨论和荧光灯与LED灯的耗电对比，形成节约用电、节约能源的自觉意识；结合我国三峡水电站等电力建设成就，体会电能作为重要能源的社会价值，增强可持续发展的责任感。 教材 分析 本节是第十八章《电功率》的起始课，也是初中电学从“电路规律”走向“能量转化”的转折点。从知识逻辑看，第十七章研究了电流、电压、电阻及欧姆定律，解决了“电路怎样工作”的问题；本章开始转向“电能转化了多少、转化得快慢”的定量研究。本节承担着建立“电能”和“电功”两个核心概念的任务：电能侧重于“能量形态”，电功侧重于“能量转化的量度”，二者在本节中通过“电流做功”统一起来。从教材编排看，本节先呈现电能的来源与利用（能量转化视角），再介绍电能的计量（电能表，生活技能），最后建立电功概念并给出 W=UIt，为后续电功率、焦耳定律和家庭电路的学习奠定概念基础。本节内容与生活联系极为紧密，电能表读数、电费计算是学生“从物理走向社会”的重要载体。 学情分析 已有基础：学生在八年级和第十七章中已经掌握了能量、机械功、电流、电压、电阻、欧姆定律及串、并联电路规律；对“电”的利用有丰富的生活经验，对电能表有粗浅印象，但多数学生从未认真观察过电能表表盘上的参数。 认知难点：学生容易把“电能”和“电功”当作两个互不相干的名词，难以理解“消耗电能的过程就是电流做功的过程”；对千瓦时与焦耳的换算缺乏量感（不知道1度电大约能让什么用电器工作多久）；对电能表参数“3000 r/(kW·h)”的物理意义以及“转数—电能”的对应关系不熟悉；电功公式 W=UIt中各物理量的单位统一（尤其是时间取秒）容易出错。 学习特点：九年级学生对与生活联系紧密的内容兴趣较高，电能表实物和电费单能有效激发参与；但对抽象概念的理解仍需借助“能量转化”这一主线反复锚定，需要通过“现象—推理—归纳”的节奏逐步建立概念。 教学重点 1. 从能量转化的角度认识电能，知道电能的单位和单位换算； 2. 电能表的作用、参数含义、读数方法以及一段时间内消耗电能的计算； 3. 电功的概念及 W=UIt的简单应用。 教学难点 1. 理解“电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程”； 2. 理解电能表参数“3000 r/(kW·h)”的物理意义，并能进行“转数—电能”的换算； 3. 在 W=UIt计算中正确统一单位（电能单位用 J 时，时间须用 s）。 教学 器材 学生电源或干电池组、小电动机（或门式起重机模型/视频）、小灯泡、电热水器模型、家用电能表实物（或高清晰表盘图片）、电费缴费单样例、多媒体课件、分组学案。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 一、情境导入：从“吊起集装箱”看能量的来路 1. 播放“宏海号”门式起重机吊起集装箱的视频或展示图片，提问：集装箱被吊起后重力势能增加了，增加的重力势能从何而来？ 2. 引导学生回答：电源提供了电能，电动机把电能转化为集装箱的重力势能（机械能）。 3. 追问：生活中还有哪些用电器在工作时把电能转化成了其他形式的能？请举例说明能量转化的方向。 4. 引出课题：电能是人类使用最广泛的能量形式之一，它从哪里来、怎样计量、转化了多少又如何量度？这就是本节要研究的问题。 观察视频/图片，思考集装箱重力势能的来源。 回答：电能→重力势能（机械能）。 举例：电灯（电能→光能、内能）、电热水器（电能→内能）等。 明确本节任务：认识电能、会计量电能、理解电功。 学习新课 一、电能：来源、利用与单位 1. 电能的来源： 展示水力发电、火力发电、风力发电、核电站、太阳能电池等图片，引导学生归纳：各种电源都是把其他形式的能转化为电能。 2. 电能的利用： 用电器把电能转化为其他形式的能。结合“门式起重机”和上一环节的举例，强调：用电器消耗电能的过程，就是电能转化为其他形式能的过程。 3. 电能的单位： （1）国际单位：焦耳（J）； （2）常用单位：千瓦时（kW·h），俗称“度”； （3）换算：1 kW⋅h=1×103 W×3600 s=3.6×106J。 4. 量感建立： 提问“1度电大约能让什么用电器工作多久？”给出参考：1度电可使节能灯点亮约100小时、让冰箱运行约一天、让电动车行驶约5公里；工业上1度电可炼钢约1.6 kg、采掘原煤约105 kg。 5. 附加： 我国电力成就——截至2012年，三峡—葛洲坝梯级电站累计发电量超过10000亿千瓦时，三峡电站总装机容量达2250万千瓦，是世界最大的水电站。引导学生感受“度”作为电能单位的实际规模。 【典例1】现代家庭中，我们每天都要消耗电能。关于电能的利用，下列说法正确的是（　　） A．洗衣机消耗的电能主要转化为机械能 B．电饭锅消耗的电能主要转化为光能 C．日光灯消耗的电能主要转化为内能和机械能 D．电动汽车消耗的电能主要转化为光能和内能 【答案】A 【详解】 A．洗衣机消耗的电能主要转化为机械能，使电机转动，故A正确； B．电饭锅的工作原理是利用电流的热效应，将消耗的电能主要转化为内能，故B错误； C．日光灯工作时，主要是将消耗的电能转化为光能，会有少量电能转化为内能，故C错误； D．电动汽车消耗的电能主要转化为机械能，用于驱动车辆行驶，故D错误。 故选：A。 【典例2】如图所示的电热取暖器，工作一段时间后，若消耗了5kW·h的电能，则电流做的功是_______J，放出的热量约是_______J。 【答案】 【详解】 电流做功的过程，就是消耗电能，产生其他形式的能的过程；根据能量守恒定律可知，电流做的功，等于消耗的电能，即 电流做的功，等于产生的内能，即放出的热量，所以 观察发电方式图片，归纳“电源→电能”的转化方向。 列举用电器，说出电能转化为哪种形式的能。 记录电能的单位和换算关系。 感受1度电的实际价值，体会“度”不是一个“很小”的单位。 了解我国水电建设的规模，形成对电能作为重要能源的直观认识。 通过例题讲解，加深理解电阻一定，电流与电压的关系及更多不同的实验装置 学习新课 二、电能的计量：电能表 1. 电能表的认识 出示电能表实物或高清晰表盘图片，介绍电能表（电度表）是测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。 2. 逐一解读表盘参数： （1）“220 V”：电能表应在220 V的电路中使用； （2）“10（20）A”：标定电流为10 A，额定最大电流为20 A； （3）“50 Hz”：在50 Hz的交流电路中使用； （4）“3000 r/(kW·h)”或“3000 imp/(kW·h)”：接在该表上的用电器每消耗1 kW·h的电能，转盘转过3000转（或指示灯闪烁3000次）。 3. 读数方法： 强调最后一位是小数位，单位是kW·h；某段时间内消耗的电能等于前后两次示数之差。 给出示例：月初示数3248.6 kW·h，月末示数3365.3 kW·h，本月用电116.7 kW·h。 4. 电费计算： 结合当地电价（如0.5元/度）进行简单计算。 5. “转数—电能”换算： 若转盘转过 n 转，消耗电能 W = n/(3000) kW⋅h。 示范：转过60转，W = 60/3000 kW⋅h = 0.02 kW⋅h = 7.2×104 J。 6. 强调规范：读数时注意小数位；单位换算时注意 1 kW⋅h = 3.6×106 J；计算电费时单位用“度”（kW·h）。 【典例3】如图所示是某家用电子式电能表的表盘，该电能表的标定电流是___________A，表盘上显示已用电____________kW·h。 【答案】 10 5546.7 【详解】 [1]由图可知，该电能表的标定电流是10A。 [2]电能表数字方框内最后一位是小数，单位是，所以电能表显示已用电为 。 【典例4】如图是小英家上月初和上月末电能表的示数。结合表盘上的信息可知，下列选项中正确的是（   ） A．小英家家庭电路中的干路电流不得超过10A B．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗的电能越多 C．电能表上指示灯闪烁的次数越多，说明电路中消耗电能越快 D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能0.2kW 【答案】B 【详解】 A．由图知电能表允许通过的最大电流为40A，因此小英家干路中的电流不得超过40A，故A错误； BC．1600imp/kW·h表示每消耗1kW·h的电能，指示灯闪烁1600次，电能表上指示灯闪烁的次数越多，则电路中消耗的电能越多，故B正确，C错误； D．电能表上指示灯闪烁320次，表示家庭电路消耗电能为 故D错误。 故选：B。 观察电能表实物/图片，说出各参数的含义。 练习读数：根据给出的月初、月末示数计算本月用电量。 结合电价计算电费。 完成“转数—电能”的换算练习，理解参数“3000 r/(kW·h)”是连接“转数”和“电能”的桥梁。 归纳电能表使用的注意事项。 通过例题讲解，加深理解对电能表及其计算的理解。 学习新课 三、电功：电流做功与能量转化 1. 提出问题： 电能转化为其他形式的能，是通过什么过程实现的？ 2. 引导推理： 能量的转化要通过做功来实现；用电器消耗电能、转化为其他形式能的过程，就是电流做功的过程。做了多少功，就有多少电能转化为其他形式能。电功用字母W表示。 3. 统一表述： 可以说“消耗了多少电能”，也可以说“电流做了多少功”。电功的单位与电能相同，都是焦耳（J），常用单位也是千瓦时（kW·h）。 4. 猜想电功的影响因素：结合生活经验，引导学生猜想: （1）手电筒和白炽灯电流差不多，相同时间内白炽灯消耗电能更多→可能与电压有关； （2）空调和白炽灯电压相同，空调电流大，相同时间消耗电能多→可能与电流有关； （3）同一用电器工作时间越长，消耗电能越多→可能与通电时间有关。 5. 实验探究：探究电流做功多少的因素 1）实验器材： 电源、电流表、电压表、不同规格的小灯泡、开关、导线若干。 2）实验过程： ①把两盏规格不同的小灯串联在电路中，用电压表分别测量它们两端的电压，同时观察比较小灯的发光情况。 ②将该两盏规格不同的小灯并联，用电流表分别测量通过它们的电流，同时观察比较小灯的发光情况。 3）实验记录： 4）实验结论： 电流在某段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压成正比；跟电路中的电流成正比；跟通电时间成正比。 5. 电功的计算： 物理学规定：电功等于电压、电流与通电时间的乘积，即 W = UIt 说明各物理量的单位：U用V，I用A，t用s，W用J。 【典例5】如图所示的电路，电源电压恒为3V，a、b是粗细均匀电阻丝的两端点，c是电阻丝的中点。只闭合开关S1，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 J；闭合开关S1和S2，电流表示数为 A。 【答案】180 2 【详解】 [1]只闭合开关S1，电阻丝阻值的一半接入电路，电流表测电路电流，电流表示数为1A，该电路通电1min消耗的电能为 [2]闭合开关S1和S2，电阻丝的两半并联，电流表测干路电流，根据并联电流规律，电流表示数为 【典例6】如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2A。求： (1)电阻R2的阻值； (2) 电压表的示数U2； (3)电流在100s内通过电阻R2所做的功W2。 【答案】(1)5Ω (2)1V (3)20J 【详解】 （1）两个电阻是串联的，电压表测量的是定值电阻R2两端的电压U2；电路中的总电阻为 电阻R2的阻值 （2）电压表的示数为 （3）电流在100s内通过电阻R2所做的功为 跟随推理，理解“消耗电能=电流做功”。 把“电灯发光”“电热水器发热”“电动机转动”分别表述为“电流做功，电能转化为光能/内能/机械能”。 结合实例猜想电功可能与电压、电流、时间有关。 记录电功公式和单位要求。 通过例题讲解，加深理解对电流做功与能量转化。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．关于电流做功与电能转化，下列叙述正确的是（   ） A．通过导体的电流越大，电流做的功就越多 B．电流做功的过程实质就是其他形式的能转化为电能的过程 C．家用电器每消耗1度电，产生的热量就是 D．用电器消耗的电能等于电流通过该用电器所做的功 【答案】D 【详解】 A．根据知，在电压和通电时间一定时，通过导体的电流越大，电流做的功就越多，故A错误； B．电流做功的过程实质就是电能转化为其他形式能的过程，故B错误； C．用电器消耗1度电即，若是纯电阻电路，产生的热量等于，若是非纯电阻电路，产生的热量小于，故C错误； D．电流做功的过程就是消耗电能的过程，所以用电器消耗的电能等于电流通过用电器所做的功，故D正确。 故选：D。 2．小红同学家的电冰箱正常工作时的电流大约是1A，则它正常工作10s所消耗的电能是（　　） A．2200J B．220J C．22000J D．22J 【答案】A 【详解】 我国家庭电路中的电压为220V，它正常工作10s所消耗的电能是 故A符合题意；BCD不符合题意。 故选：A。 3．下列关于电能和电功的说法正确的是（   ） A．用电器通过电流做功把电能转化为其他形式的能 B．发电厂把电能转化为其他形式的能 C．电流做功的多少可能大于电能转化为其他形式能量的多少 D．电功和电能是同一个物理量 【答案】A 【详解】 A．电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故A正确； B．发电厂是把其它形式的能转化为电能，故B错误； C．根据电功的实质可知，电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，故C错误； D．电能是一种能量形式，电功是电流做功的多少，反映的是电能转化为其他形式能的多少，二者不是同一个物理量，故D错误。 故选：A。 4．下列各组器材，不能直接或间接测量电功的是（  ） A．电能表 B．电压表、电流表、停表 C．电压表、电流表、滑动变阻器 D．电流表、定值电阻、停表 【答案】C 【详解】 A．电能表可以直接测量用电器消耗的电能，即电功，故A不符合题意； B．电压表测量电压，电流表测量电流，停表测量时间，根据可以测出电功，故B不符合题意； C．电压表测量电压，电流表测量电流，滑动变阻器只能改变接入电路的阻值，无法测出电功，故C符合题意； D．电流表测量通过电阻的电流，停表测量时间，根据 可以测出电功，故D不符合题意。 故选：C。 5．（多选）下列选项中的用电器在使用过程中与电熨斗的能量转化形式相同的是（    ） A．电风扇 B．电饭煲 C．电水壶 D．笔记本电脑 【答案】BC 【详解】 电熨斗使用过程中将电能转化为内能。 A．电风扇使用过程中将电能转化为机械能与内能，故A不符合题意； B．电饭煲使用过程中将电能转化为内能，故B符合题意； C．电水壶使用过程中将电能转化为内能，故C符合题意； D．笔记本电脑使用过程中将电能转化为光能、内能与机械能，故D不符合题意。 故选：BC。 6．小明家3月末和4月末电能表表盘示数如图所示，则小明家4月份用电______，若以当地电价0.5元／度计算，小明家4月份应缴纳电费______元。 【答案】 240 120 【详解】 4月末的电能表示数为6262.3 kW·h，3月末的电能表示数为6022.3 kW·h，小明家4月份用电 电价为0.5元/度，因此小明家4月份应缴纳电费 7．家庭电路中，某电炉单独工作5min，标有“1600imp/（kW·h）”的电能表指示灯闪烁160次，该电炉消耗电能_____kW·h，合______J。若电炉的电热丝烧断后截去一段，重新接好连入家庭电路，相同时间电流做的功______（选填“变多”、“变少”或“不变”）。 【答案】 0.1 3.6×105 变多 【详解】 [1]电能表参数表示每消耗电能，指示灯闪烁次。由此计算电炉消耗的电能 [2]根据电能单位换算关系，可得 [3]电热丝截去一段后，长度变短，电阻变小；家庭电路电压恒定，根据电功公式 可知，在相同时间内，电阻减小，电流做的功变多。 8．如图所示的电路中，电源电压，电阻。闭合开关S，电流表的示数为0.3A，则的阻值为________，电流表A的示数为________A，整个电路工作10s消耗的电能是________J。 【答案】 20 1.5 90 【详解】 电路中​与​并联，电流表测的电流。电流表测干路总电流；并联电路中各支路电压等于电源电压，因此 根据欧姆定律可得 ​的电流 干路电流 即电流表A的示数为1.5A； 整个电路工作10s消耗的电能 9．如图所示，定值电阻、串联，，，闭合开关S，电压表示数为3V，求： (1)电路中的电流是多少； (2)定值电阻在1min内消耗的电能是多少。 【详解】 （1）由电路图可知，与串联，电压表测量两端的电压。已知，两端电压；根据串联电路电流特点：串联电路中电流处处相等，电路电流等于通过的电流，由欧姆定律得电路中的电流 （2）工作时间 两端电压 消耗的电能 10．如图所示的电路中，电源电压恒为3V，电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S时，电流表的示数为0.2A。求： (1)电阻R2的阻值； (2) 电压表的示数U2； (3)电流在100s内通过电阻R2所做的功W2。 【详解】 （1）两个电阻是串联的，电压表测量的是定值电阻R2两端的电压U2；电路中的总电阻为 电阻R2的阻值 （2）电压表的示数为 （3）电流在100s内通过电阻R2所做的功为 板 书 设 计 第1节 电能 电功 一、电能 来源：其他形式的能 → 电能（电源） 利用：电能 → 其他形式的能（用电器） 单位：焦耳（J）；千瓦时（kW·h，度） 1 kW·h = 3.6×10⁶ J 二、电能的计量——电能表 参数：220 V；10(20) A；50 Hz；3000 r/(kW·h) 读数：最后一位是小数，单位 kW·h 消耗电能：W = 月末示数 － 月初示数 转数换算：W = n / (3000) kW·h 三、电功 实质：电流做功的过程 = 电能转化为其他形式能的过程 影响因素：电压 U、电流 I、通电时间 t 公式：W = UIt 单位：J（U—V，I—A，t—s） 或 kW·h（注意时间取 h 时的单位匹配） 四、计算规范 ① 明确已知量和单位 ② 统一单位（J ↔ kW·h） ③ 代入公式，带单位计算 ④ 检查结果是否合理 课 堂 小 结 第1节 电能 电功 作 业 1. 完成教材课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步分层作业 教学反思 1.学生能否从能量转化的角度理解“电能来源”和“用电器消耗电能”的本质，并正确表述“消耗电能=电流做功”？ 2.学生对电能单位 J 与 kW·h 的换算是否熟练，能否建立“1度电大约能让什么用电器工作多久”的量感？ 3.学生能否正确读出电能表示数，并说清“220 V”“10（20）A”“3000 r/(kW·h)”等参数的含义？ 4.学生能否根据电能表转数计算消耗的电能，并注意“转数—电能”换算中单位的统一？ 5.学生能否正确使用 W=UIt进行计算，特别是电能单位用 J 时时间必须用 s、用 kW·h 时时间可用 h 的区别？ 6.学生对“电能”与“电功”的联系与区别是否清楚，是否还存在把二者当作互不相关概念的情况？ 7.后续在“电功率”学习中需进一步强化电能、电功与电功率的联系，巩固单位换算和公式计算的规范性。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $