二、电功率（教学课件）物理新教材苏科版九年级下册

物理九年级下册 •苏科版 第十五章 电功和电热 二、电功率 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 电功率的概念、单位、物理公式；额定功率与实际功率；电功率的计算。 02 科学思维 根据用电器的铭牌，使用条件等分析用电器的实际使用情况。 03 科学探究 设计实验测量灯泡的电功率，注重实验素养，养成科学探究的习惯。 04 科学态度与责任 举例引导学生感受用电器是否正常工作的现象，培养根据现象进行理论分析的能力。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.电功率的概念、物理公式等； 2.额定功率和实际功率； 3.测量灯泡的电功率。 1.电功率的推导计算公式及其适用范围； 2.电功率的综合应用。 消耗1kW·h 消耗1kW·h（俗称1度）电能让电扇工作十几个小时， 但只能让空调工作一小时 左右，说明电扇和空调消耗电能的快慢不同，我们应该如何来描述这种物理现象呢？ 十几个小时 一小时 左右 课堂引入 知识点1 电功率 探索新知 2.相同时间内，不同用电器消耗的电能不相等。 1.消耗的相同电能，不同用电器所消耗的时间不同； 例如课堂引入中电扇和空调消耗1kW·h的电能所消耗的时间不同。 是不是说明电流做功有快慢? 问题 是的。我们可以用电功率来描述电流做功的快慢，就像我们用功率描述力做功快慢一样。 电功率是描述电流做功快慢的物理量，用字母P表示。 P= 和电功的公式 W = UIt ，可得电功率 P=UI 也就是说，电功率 P 等于用电器两端所加电压U与通过电流 I 的乘积。 根据功率的公式 电功率 知识点1：电功率 电功率的物理公式 在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。 P=UI 电功率 瓦（W） 电压 物理量： 国际单位： 伏（V） 电流 安（A） 电功率的物理公式的有关单位 1W= 1J/s = 1V·A 拓展 举例：当用电器两端的电压为1V, 通过用电器的电流为1 A 时，该用电器的电功率为1W, 即1W=1V·A 。 电功率的单位还有千瓦(kW) 和毫瓦(mW), 它们与瓦(W) 的换算关系为 1kW=1000W 1W=1000mW 电功率的单位 电功率的单位换算 千瓦时的由来 用 W = Pt 计算电功时，若电功率的单位是千瓦（kW），时间的单位是小时（h），则电功的单位就是千瓦时（kW ·h）。 例题 某同学做实验时，测得一个灯泡两端的电压是2.5V, 通过灯泡的电流是0.2A。试求灯泡的电阻和电功率。 分析 已知电压和电流，根据欧姆定律可以求出灯泡的电阻，根据电功率公式可以求出灯泡的电功率。 解答 ( 1 ) 由 可得，灯泡的电阻 I = U R R= U I =12.5Ω 电功率的计算 (2)由电功率公式可得，灯泡的电功率 P=UI =2.5V×0.2 A =0.5W 反思 如果增加一个条件，还可以求出灯泡消耗的电能。这个条件是什么 ? 根据电功计算公式W=UIt，且电功等于电路中消耗的电能，所以这个条件是通电时间t，如通电1h，求这个灯泡消耗的电能。 电功率的计算 计算时注意单位统一 因为W=UIt，则 P = W t P = W t 电功率 （适用纯电阻电路） U2 R P =UI = U （普遍适用） = I2R = UI UIt t = 因为 ，则 I = U R P =UI= IR •I U R = 电功率的推导计算公式 例1 在如图所示的电路中，R 为 10Ω的电阻，闭合开关后， 电流表的示数为 0.3A 。求该电阻的电功率。 典例分析 【解析】根据电功率公式P = UI = I2R 该电阻的电功率 P = I2R = 0.3A 2 × 10Ω = 0.9W 例2 某用电器正常工作 10min ，消耗的电能为 6×104J 。求该用电器的电功率。 典例分析 【解析】用电器的电功率为P W 例3 如图所示电路图，电源电压保持不变，R1= 10Ω , 断开开关后，电流表 A的示数为 0.3A ，闭合开关后电流表 A的示数为 0.5A 。求： (1)电源电压； (2)闭合开关后， 电阻R2 消耗的功率。 典例分析 【解析】 （1）断开开关时，只有电阻R1 接入电路，电阻R1两端的电压等于电源电压； 由I = 可得，电源电压为U= U1 = I1R1= 0.3A × 10Ω = 3V （2）闭合开关后，电阻R1和电阻R2并联，电流表在干路上测干路电流，即I = 0.5A；根据并联电流规律可知，通过电阻R2 的电流为I2 = I - I1 = 0. 5A-0.3A= 0.2A 根据并联电压规律可知，电阻R2 两端的电压为U= U1= U2 =3V 由P= UI可得，电阻R2 消耗的电功率为P2 = U2I2 = 3V × 0.2A = 0.6W 典例分析 U R 知识点2 额定功率和实际功率 用电器一般都有规定的额定电压， 在额定电压下工作时的电功率叫作额定功率。如图15-3所示，储水式电热水器的铭牌上标有一些技术参数，其中包括额定电压和额定功率。 知识点2：额定功率和实际功率 额定电压和额定功率 电灯上的“220V”、“25W”字样是什么意思? 标有“36V 25W”字样的灯泡 “25W”表示额定功率为25瓦 “36V”表示额定电压为36伏 “220V”表示额定电压为220伏 “25W”表示额定功率为25瓦 电灯铭牌的物理意义 常见家用电器的额定功率值 图15-4所示是一些常见家用电器的额定功率值。 1.不同种类用电器的额定功率一般不同。 用电器的额定功率一般不同 2.即使是同一类用电器，由于规格、型号不同，它们的额定功率一般也不相同。 如图15-4所示中常见家用电器的额定功率值不相同。 如节能灯与白炽灯都是照明灯，它们的额定功率一般也不相同； 同一品牌的大电风扇与小电风扇，它们的型号不同，它们的额定功率一般也不相同。 举例 举例 因为电路的实际电压不一定恰好等于用电器的额定电压，所以用电器实际工作时的电功率也不一定等于额定功率。用电器实际工作时的电功率叫作实际功率。 实际电压和实际功率 如图15-3所示，储水式电热水器的铭牌上标有的额定电压为220V，那么该储水式电热水器在220V工作时的电压为额定电压，此时的电功率叫作额定功率； 在200V、210V、220V、230V等电压工作下均为实际电压，对应的电功率称为实际功率。 举例 产品型号：XX-XXX 额定电压：220V 额定频率：50Hz 额定功率：1000W 容量：1.5L 例1 如图所示是某电水壶的铭牌，请根据铭牌判断该电水壶的额定功率是 ( ) A ．220V B ．50Hz C ．1000W D ．1.7L 典例分析 C 【解析】 电水壶铭牌上的产品规格处标有“ 1000W”字样，因此该电水壶的额定功率是 1000W 。故 ABD 不符合题意，C 符合题意。 故选 C。 典例分析 例2 规格均为“220V120W” 的电视机和烤箱各一台，它们分别正常工作 2h ，消耗的电能 ( ) A ．一样多，均为 0.24kW ⋅ h B ．一样多，均为 0.24J C ．电视机更多 D ．烤箱更多 典例分析 A 【解析】用电器正常工作时实际功率等于额定功率，故电视机、烤箱的实际功率P = 120W = 0. 12kW ，消耗的电能W= Pt = 0. 12kW×2h = 0.24kW·h 二者消耗电能相等。故选 A。 典例分析 知识点3 测量灯泡的电功率 1. 根据图 15-5（a）所示的电路图，用笔画线表示导线，将图 15-5（b）中的实验器材连接起来。 知识点3：测量灯泡的电功率 2. 调节滑动变阻器，使其接入电路中的阻值最大。 3. 闭合开关，调节滑动变阻器，先后使电压表的示数小于、等于和略大于灯泡的额定电压，观察灯泡的亮度（以灯泡在额定电压下正常发光的亮度为参照），读出电压表、电流表的示数并填入下表。最后，分别计算出灯泡的电功率。 测量灯泡的电功率 实验表明，灯泡的实际功率随实际电压的变化而变化。当实际电压小于额定电压时，实际功率小于额定功率，灯泡比正常发光时暗；当实际电压大于额定电压时，实际功率大于额定功率，灯泡比正常发光时亮。 即 ①当U实 = U额 时，P实 = P额 ，小灯正常发光。 ②当U实 < U额 时，P实 < P额 ，小灯发光比正常发光时暗。 ③当U实 >U额 时，P实 >P额 ，小灯发光比正常发光时亮。 实际功率与额定功率 任何用电器都应在额定电压下工作。实际电压偏低或偏高，都会影响用电器的工作性能，甚至会损坏用电器。 实际电压对用电器的影响 例题 LED 灯具有节能、环保等特点。图15-6 所示的是额定电压为 220 V、额定功率为9W的 LED 灯。该 LED灯的额定电流是多大？与白炽灯相比，在达到相同亮度的条件下，假设LED 灯可以节约 85% 的电能，这个 LED 灯与额定功率为多大的白炽灯亮度相当？ 解答 由P额 = U额 I额可知，LED 灯的额定电流 分析 根据额定功率和额定电压可求出额定电流；LED 灯可以节约 85%的电能，说明在达到相同亮度的条件下，它的额定功率只相当于白炽灯的15%。 电功率的应用 与其亮度相当的白炽灯的额定功率 9W 220V I额 = = ≈ 0.041A P额 U额 9W 1-85% P额 = = ＝ 60W P额 1-85% ʹ 生活•物理•社会 电灯的发明与发展 19 世纪后期，爱迪生（图 15-7）等发明了白炽灯，开启了电灯照亮世界的历史新纪元。这种电灯是由于灯丝发热到白炽状态而发光的，因此通常称为白炽灯。 白炽灯研制的关键是寻找耐热灯丝材料。为此， 爱迪生先后试验了数千种材料，不断改进，终于制成了具有广泛实用价值的碳丝电灯。20 世纪初，灯丝普遍采用钨丝并沿用至 21 世纪早期，如图 15-8（a）所示。 白炽灯工作时，大部分电能转化为内能，发光效率较低。为此，人们在努力提高白炽灯发光效率的同时，也在不断探索新型电光源。21 世纪以来，LED光源的理论研究与技术创新突飞猛进，LED光源已从早期的单色、小功率光源，发展成包括白光在内的多色、大功率照明光源，如图15-8（b）所示。LED光源能将大部分电能转化为光能，发光效率高，具有节能、环保等显著优点，因而很快得到普及。 例1 一个标有“220V 40W” 的灯泡，接在电压为 110V 的电源两端，实际功率是( )（不考虑灯丝电阻的变化） A ．40W B ．20W C ．10W D ．5W 典例分析 C 典例分析 【解析】由 ，得灯丝电阻 接在电压为110V的电源两端，实际功率 故选C。 A ． 甲灯的实际功率一定是 40W B ．将乙灯接入 110V 电路中，它的实际功率为 30W C ．两灯均正常发光时， 甲灯消耗的电能较少 D ．两灯串联发光时， 甲灯比乙灯亮 例2 甲、乙两只普通白炽灯的铭牌如图所示，设灯丝电阻不变，下列说法中正确的是 ( ) 典例分析 D 【解析】A．甲灯实际功率 ， 实际电压未知，实际功率不确定，故A错误； B．乙灯电阻 接入110V电路时实际功率 故B错误； C．根据W=Pt可知，两灯均正常发光时，消耗的电能与通电时间和实际功率有关，通电时间 t 未知，无法比较消耗电能多少，故C错误； D．甲灯电阻 乙灯电阻 两灯串联时电流相等设为 I，甲灯实际功率P实甲=I2R甲=I2×1210Ω 乙灯实际功率 因 故 P实甲>P实乙 甲灯比乙灯亮，故D正确。故选D。   例3 将标有“6V ，9W”灯 L 和电阻 R 按如图所示电路连接。已知电源电压为 6V ，当闭合开关 S 时， 电流表示数是 2.25A。 (1)求R的阻值； (2)若将灯L和电阻R串联在电路中，电源电压不变，求灯L的实际功率是多少？ 典例分析 【解析】（1）由电路图可知，灯L与电阻R并联，电流表测干路电流，电源电压为6V，灯正常发光，则通过灯L的电流为 根据并联电路电流规律可知，通过电阻R的电流为 由 得，电阻R的阻值为 （2） 可知，灯L的电阻为 灯L和电阻R串联在电路中，电路中电流为 灯L的实际功率为 由 典例分析 课堂小结 课堂小结 电功率 注意单位统一 推导公式及其适用条件 电功率的计算 概念；用电器铭牌的物理意义 用电器的额定功率一般不同 额定电压和额定功率 概念 实际功率不一定等于额定功率 实际电压和实际功率 描述电流做功快慢的物理量 电功率的物理公式、单位 电功率 计算LED节能灯的电功率 电灯的发明与发展 电功率的应用 实验测量灯泡的电功率 结合实际功率与额定功率的大小关系，分析灯泡的亮度 测量灯泡的电功率 01 02 03 04 05 06 课堂练习 1 ．下列家用电器中，电功率可能为 40W 的是 ( ) A ．电热水器 B ．电冰箱 C ．液晶电视 D ．电风扇 课堂练习 D 2 ．下列单位中，不可以表示为电功率单位的是 ( ) A ．W B ．V ⋅ A C ．V ⋅ A ⋅ s D ．V2 /Ω ．．． 课堂练习 C 3 ．两盏白炽灯， 甲标有“220V 40W” ，乙标有“220V 25W” ，比较它们的亮度，下列说法正确的是 ( ) A ． 甲一定比乙亮 B ．乙一定比甲亮 C ．都正常工作时， 甲一定比乙亮 D ．都正常工作时，乙可能比甲亮 课堂练习 C 4 ．将两个电阻 R1 、R2 串联在某一电源上，R1 、R2 消耗的功率之比P1 : P2 = 2 : 5 ，则 R1 、R2 的电阻之比R1 : R2 = ；再将这两个电阻并联后接入同一电源上，则在相同时间内 R1、R2 消耗的电能之比W1 : W2 = 。 课堂练习 2:5 5:2 5 ．如图所示， 电路中电源电压恒定，小灯泡标有“6 V 3 W” 的字样，当开关S1 、S2 都闭合时，小灯泡恰好正常发光；当开关S1 闭合，S2 断开时， 电流表示数变化了 0.2 A 。灯丝电阻不变。求： (1)小灯泡正常发光时的电流。 (2)电阻 R 的阻值。 (3)当开关S1 闭合，S2 断开时， 电路的总功率。 课堂练习 (1)0.5 A (2)8 Ω (3)1.8 W 6 ．随着生活水平的提高，家用电器在日常生活中已不可缺少。小明家所有家用电器正常工作时的总功率为 2200W 。其中电热水壶的铭牌如图所示，某一天小明在家里用电热水壶烧水，电热水壶能正常工作。已知电热水壶的阻值不变。则以下说法不正确的是 ( ) A ．这个电热水壶的额定电流为 4A B ．这个电热水壶正常工作时的电阻为 55Ω C ．这个电热水壶正常工作 600s 所消耗电能为 5.28 × 105J D ．若电热水壶实际工作电压为 110V ，则电热水壶的实际功率为 440W 电热水壶的铭牌 额定电压 220V 频率 50Hz 额定功率 880W 容积 2L 课堂练习 D A ．只闭合S1 时， 甲、乙两灯的实际功率之比为 2: 1 B ．只闭合S2 、S3 时， 甲、乙两灯的实际功率之比为 1: 2 C ．只闭合S1 、S2 时， 电路的总功率为 6W D ．只闭合S1 、S2 时， 电路的总功率为 3W 7 ．如图所示的电路，甲、乙两灯分别标有“6V 6W”和“6V 3W”字样，电源电压恒为 6V 。不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是 ( ) 课堂练习 D (1)电热丝R1的阻值是多少？ (2)如果加热仓内冷水的温度为 20℃ , 用最大运行功率正常工作，经过 4min12s 恰好使水沸腾产生水蒸气，求加热仓中水的质量是多少？（不考虑热损失，环境气压为标准大气压） (3)电热丝R1实际功率最小时， 电热加湿器以最低气雾量工作，求此时电热丝R1的实际功率是多少？ 8 ．当今社会，许多家庭都会使用如图甲所示的电热加湿器，其工作原理如图乙。工作时，电热加湿器的电热丝浸没在加热仓的水中产生热量，使加热仓中的水沸腾变成水蒸气喷出，增加环境湿度。当加热仓中的水减少到一定程度时，自动阀门智能打开，水由储水箱进入加热仓中，储水箱容积 2.4L 。气雾调节器最大电阻为 990Ω , 当气雾调节器滑片移到最左端时， 电热加湿器达最大运行功率 40W 。求： 课堂练习 (1)1210Ω (2)0.03kg (3)12.1W 谢谢聆听 谢谢聆听 $