一、电功（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 一、电功 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 电能表及其主要参数；电功的概念， 电功的物理公式及有关单位。 02 科学思维 分析机械式电能表与智能电能表的异同；理解电流做了多少功， 电路中就消耗了多少电能。 03 科学探究 结合电功的物理计算公式与欧姆定律公式，探究电功的推导计算公式。 04 科学态度与责任 举例引导学生感受电功与电能，培养学习兴趣，增强电功的应用意识；小组合作中培养团队协作与交流能力。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.电能表及其主要参数； 2.电功的概念、单位及其换算； 3.电功的计算公式及其应用。 1.电功的推导计算公式及其适用范围； 2.电功的综合应用。 课堂引入 家里的电灯、空调、扫地机器人等工作一段时间后，电能表的示数会发生变化，这说明用电器消耗了电能，即电能转化成了其他形式的能。我们知道，做功的过程总伴随着能量转化，这节课让我们一起学习电功。 空调 电灯 扫地机器人 知识点1 电能表 1.通过之前的学习，我们了解了能量，例如，在宏观中，有动能、重力势能等；在微观中，有内能（包含分子动能与分子势能）等；那么电能也是能量的一种，今天让我们来进一步学习。 2.在电路的组成部分中，电源的作用是提供电能。 3.如何知道电源提供了多少电能，下面我们学习用电能表测量电路中消耗的电能。 探索新知 图15-1所示是家庭电路使用的一种电能表，它的示数由整数和两位小数组成，单位是千瓦时（kW ·h）。供电部门按一定周期记录电能表示数，并根据前后两次记录的数据计算电费。 用来测量电路消耗电能多少的仪表叫作电能表。 知识点1：电能表 某型号电能表的主要参数 额定电压：220V 电流规格：5(60)A 频率：50 Hz 电能表常数：1200 imp/(kW·h) 物理含义： ①额定电压：电能表的额定电压为220V； ②电流规格：“5A” 表示基本电流，它是确定电能表有关特性的电流值； “60 A”是电能表能满足测量准确要求， 且能长期正常运行的最大电流值。 电能表的主要参数 ④电能表常数：“1200 imp/(kW ·h)”, 表示每消耗1kW·h电能，电能表脉冲指示灯闪烁1200次。 ③频率：50Hz，“50Hz”表示这个电能表在频率为50Hz的交流电路中使用； 交流电：电流方向随时间作周期性变化的电流，如我们家庭电路中常用的就是交流电； 直流电：方向恒定的直流电，如九年级上册我们学习的各种直流电源（图13-2所示）。 电能表的主要参数 机械式电能表 1.电能表常数的单位不同： 在智能电能表中，“1200 imp/(kW ·h)”, 表示每消耗1kW·h电能，电能表脉冲指示灯闪烁1200次； 在机械式电能表中，“1200r/kW·h”,表示每消耗1kW·h电能，电能表转盘转过1200r； imp是impulse的缩写，表示脉冲； r是roud的缩写，表示圈或转。 2.还有智能电能表显示的电量数字更精确，电流规格也不相同等。 智能电能表 机械式电能表与智能电能表 例1 假期小郡一家出门旅游，出发前家里只有一台冰箱正常工作，其他用电器都已关闭。出发前家里电能表的示数为564.08kW·h，回家后再次查看电能表的示数如图所示。下列说法正确的是（　　） A．这段时间冰箱消耗的电能是70kW⋅h B．“10（40）A”中的“40A”是指这个电能表中通过的电流是40A C．这个电能表应该在220V的电路中使用 D．指示灯闪烁800次表示消耗电能3.6×106J C 典例分析 【解析】 A ．出发前电能表示数为W1 = 564.08kW ⋅ h， 回家后电能表示数为W2 = 564.78kW ⋅ h， 则这段时间内冰箱消耗的电能W = W2 − W1 = 564.78kW ⋅ h − 564.08kW ⋅ h = 0.7kW ⋅ h ，故 A 错误； B ．电能表上“40A”表示电能表工作时允许通过的最大电流是 40A ，故 B 错误； C ．电能表上“220V”表示这个电能表应该在 220V 的电路中使用，故 C 正确； D ．指示灯闪烁 800 次表示消耗电能W kW·h = 1.8 × 106J ，故 D 错误。 故选 C。 典例分析 知识点2 电功 1.电源与用电器能量的转化：电源将其他形式的能转化为电能，而用电器工作时则将电能转化为其他形式的能。 电能 其他形式的能 其他形式的能 电能 电源 用电器 用电器举例：家里的电灯、电扇、吸尘器等工作一段时间后，电能表的示数会发生变化，这说明用电器消耗了电能， 即电能转化成了其他形式的能。 2.电功：我们知道，做功的过程总伴随着能量转化， 电流做了多少功， 电路中就消耗了多少电能。电流所做的功叫作电功。 定义 电流所做的功叫作电功。 知识点2：电功 电流做了多少功， 电路中就消耗了多少电能。 例如，通过某电扇的电流每秒做功150 J，表明电路中就消耗了150 J电能。 电流做了多少功 电路中就消耗了多少电能 解释 研究表明， 电功大小与用电器两端的电压、通过的电流和通电时间有关。若用电器两端的电压为U，通过用电器的电流为 I，通电时间为 t，则电流所做的功。 W = UIt 电功大小等于用电器两端的电压、通过的电流和通电时间的乘积。 即 电功的物理公式 W = UIt 国际单位制 电功的单位：焦耳，简称焦，符号为 J。 时间的单位：秒，符号为 s。 电压的单位：伏特，简称伏，符号为 V。 电流的单位：安培，简称安，符号为 A。 电功与电能的单位相同。 举例：当某用电器两端的电压为1V，通过的电流为1A时， 电流在1s内做的功为1J，即1J = 1V·A·s 电功的物理公式的有关单位 千瓦时与焦耳的换算关系是：1kW·h=1×103W ×3600s=3.6 ×106J 电功的常用单位还有千瓦时，符号为 kW·h。 图15-2大致表示了1 kW ·h 电能可以做什么。 千瓦时 例1 关于电功与电能，下列说法正确的是（      ） A．电流做了多少功，就相当于有多少电能转化为其他形式的能量 B．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 C．电流做功的过程，实际上就是电能转化为热能量的过程 D．电功就是电能，两者只是名称不同而已 A 典例分析 【解析】A．根据电功的实质，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能量，故A正确； B．由能量守恒定律可知，电流做功的多少一定等于电能转化为其他形式能量的多少，不可能大于，故B错误； C．电流做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程，可转化为热能、机械能、光能等多种形式，并非只转化为热能，故C错误； D．电功是表示电流做功多少的过程量，电能是能量存在的一种形式，是状态量，二者物理意义不同，故D错误。 故选A。 典例分析 例2 在国际单位制中，电功的单位是（      ） A．伏特（V） B．安培（A） C．焦耳（J） D．欧姆（Ω） C 典例分析 【解析】A ．伏特（V）是电压的国际单位，故 A 不符合题意； B ．安培（A）是电流的国际单位，故 B 不符合题意； C ．焦耳（J）是功、能量、电功的国际单位，故 C 符合题意； D ．欧姆 (Ω) 是电阻的国际单位，故 D 不符合题意。 故选 C。 典例分析 例3 下列各组数据相乘，最后计算结果的单位不是“焦耳”的是（　　） A．6V×0.3A×50s B．200W×120s C．0.25A×50Ω×1200s D．20N×5m C 典例分析 【解析】A ．根据电功公式W = UIt ，单位为 V . A . s ，1V . A = 1W ，因此 1V . A . s = 1W . s = 1J ，单位是焦耳，故 A 不符合题意； B ．根据公式W = pt ，单位为 W . s ，1W . s = 1J ，单位是焦耳，故 B 不符合题意； C ．式子单位为 A . Ω . s ，由U = IR得 1A . Ω = 1V ，因此最终单位是 V . s ，不是焦耳，故 C 符合题意； D ．根据机械功公式W = Fs ，单位为 N . m ，1N . m = 1J ，单位是焦耳，故 D 不符合题意。 故选 C。 典例分析 知识点3 电功的计算 例题 将一个电暖器单独接在家庭电路中，它连续正常工作2h后，电能表的示数由4321.82 kW·h 变为4323.42kW·h 。 已知该电暖器的额定电压为220V, 求通过电暖器的电流。 解答 电暖器消耗的电能 W=4323.42kW·h-4321.82kW·h =1.6kW·h 由电功的公式 W=UIt 可得，通过电暖器的电流 ≈3.64A 分析 根据电能表示数的变化，可算出2h内电暖器消耗的电能，再利用电功的公式就可以求出通过电暖器的电流。 知识点3：电功的计算 反思 计算电流时，为什么要把电能的单位换算成焦耳，把时间的单位换算成秒? 单位统一，方便计算出正确结果。 反思 由W＝UIt 和欧姆定律 I＝ 可知: 注意： ①电功变形公式的适用条件：只适用于纯电阻电路； ②利用电功公式及其变形公式时，要注意各物理量的同一性和同时性； ③ W＝UIt 是普遍适用的公式。 （1）W＝ t ; （2）W＝I2Rt . 电功的推导计算公式 例1 某导体两端的电压为6V，通过导体的电流为1A，通电时间为10s，电流做功________J，消耗的电能是________J。 60 60 典例分析 【解析】 电流做的功为W = UIt = 6V × 1A × 10s = 60J 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 60J。 典例分析 例2 如图所示电路中，灯泡L上标有“3V 0.6W”字样，R为定值电阻。闭合开关S后，灯泡L恰好正常发光，电压表的示数为2V。通过计算回答： (1)通过灯泡L的电流是多少？ (2)定值电阻R的阻值是多少？ (3)整个电路在5min内消耗的电能是多少？ (1)0.2A; (2)10Ω; (3)300J。 典例分析 【解析】（1） 由电路图可知，灯泡 L 与定值电阻 R 串联，电压表测量 R 两端电压，闭合开关后灯泡 L 正常发光，通过灯泡 L 的电流是I灯 A （2）定值电阻 R 的阻值是R （3） 电路总电压U总 = U灯 + UV = 3V + 2V = 5V 整个电路在 5min 内消耗的电能是W = U总I灯t = 5V ×0.2A ×5×60s = 300J 灯 典例分析 例3 甲、乙两个小灯泡并联，相同通电时间内消耗的电能之比为3∶4，则甲、乙两个小灯泡的电阻之比是（      ） A．3∶4 B．4∶3 C．1∶7 D．7∶1 B 典例分析 并联电路中两灯电压相等、通电时间相同，由电功公式 变形得 ，则 故电阻之比为4∶3，故选B。 【解析】 典例分析 课堂小结 课堂小结 电功 概念 电功与电能 电功的概念 物理公式 各物理量对应的国际单位 电功的物理公式 千瓦时与焦耳的换算关系 1千瓦时可以做什么 千瓦时 用来测量电路消耗电能的仪表 电能表的主要参数 电能表 理解推导过程 注意各物理公式的适用条件 电功的推导计算公式 例题分析 单位要统一 电功的计算 01 02 03 04 05 06 课堂练习 1 ．关于电流做功，下列说法正确的是 ( ) A ．电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 B ．电流做的功越多，电路中的电流就越大 C ．电风扇工作时只把电能转化为机械能 D ．电流做功的多少只与电压和电流有关 A 课堂练习 2 ．一台家用洗衣机正常工作时的电压为 220V ，通过它的电流为 1A ，这台洗衣机正常工作 10min ，消耗的电能是多少？ 1.32×105J 课堂练习 3．小明家的智能电能表上标有“ 1600imp/（kW·h）”。只让一只电灯工作时，10min内脉冲灯闪烁了40 次。求这 10min 内电灯消耗的电能。 0.025kW·h 课堂练习 (1)电源电压； (2)通电 10s ，电阻R2 消耗的电能。 4 ．如图所示，定值电阻R1 为 10Ω , 闭合开关后，电流表示数为 0. 1A ，电压表示数为 2V 。求： (1)3V；(2)2J。 课堂练习 5．如图所示，电源电压不变，电阻R1 的阻值为 20Ω , R2 的阻值为 30Ω , 闭合开关 S ，电流表的示数为 0.3A，求： (1)电源电压 U。 (2)通电 100s ，电阻R2 消耗的电能。 (1)6V； (2)120J。 课堂练习 6 ．如图所示，电源电压不变，将定值电阻 R1 、R2 接入电路，R1 :R2=2:3 。在相同时间内，R1 消耗的电能与电路消耗的总电能之比为 ( ) A ．2:3 B ．2:5 C ．3:5 D ．5:6 C 课堂练习 7 ．现有两个定值电阻R1 和R2（R1<R2），按照如图所示的四种方式，分别接到电压恒为 U 的电源两端工作相同的时间。则四个电路中电流做功大小关系正确的是 ( ) A．W甲>W乙>W丙>W丁 B．W甲>W丙>W丁>W乙 C．W乙>W丙>W丁>W甲 D．W丙>W丁>W乙>W甲 C 课堂练习 谢谢聆听 谢谢聆听 $