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初中物理教案
初中物理第二节 电功率教案
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初中物理
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第二节 电功率

教学目标

一、知识与技能

1. 知道电功率表示消耗电能的快慢,知道电功率的单位是 W kW

2. 会应用功率的计算公式 进行简单的计算。

二、过程和方法

通过观察体验电能表表盘转动快慢跟用电器电功率的关系。

三、情感、态度与价值观

培养学生实事求是的科学态度。

教学重点:电功率和用电器的额定功率。

教学难点:正确理解电功率和电功的区别与联系。

教学准备:电灯(功率差别较大)两只、灯座(与灯泡配合使用)、按钮开关、导线若干、插头、绝缘胶布、电能表(尽量选用转数大的)等。因为要用 220V 电压做演示,所以必须注意安全,最好用已连接好导线和灯座的示教板。

教学过程

一、引入新课

我们在上节课学过电能表后,同学们一定观察了同学家或自己家的电能表。是不是可以把观察的结果和大家交流一下呢?

在学生汇报交流之后,老师提取精华进行一个综述。电能表有时候转得快,有时候转得就比较慢。一般是晚上转得快一些,白天转得较慢。 电能表转得 快慢和用电器的多少及用电器的种类有关系。

今天我们就通过实验来证明大家观察到的现象准不准。

二、进行新课

1. 电功率

演示:不同的灯泡接入电路中,电能表转动的情况。考虑到操作的安全性,不建议学生操作,教师可提醒学生,电能表连接时应串联在电源上。

1 )先将 15W 的电灯接入电路,合上开关,灯发光,同学们观察电能表转动情况。

2 )将 15W 的灯泡取下,换上 100W 的灯重复第一步实验。

同学们观察并比较两次转动快慢情况。

现象:电能表第二次比第一次转动得快,灯也是第二次比第一次亮。

3 )将两只灯泡并联接入电路,合上开关,两灯均亮。再观察电能表的转动情况,并和前两次做比较。

现象:第三次电能表转动得比第二次还快。

断开电源,取下两只灯泡,同学们再观察这两只灯泡,有什么发现?用实物投影将灯泡展示给学生看。

现象:两只灯泡不一样,一只 上标着 220V 15W ”,另一只灯泡 上标着 220V ,100W

我们已经能准确地观察电能表转动的快慢了,还记得电能表有什么作用?接入电路的目的是什么吗?

电能表是用来测量用电器消耗电能的多少的。 电能表转得 快说明了什么?转得慢又说明了什么呢?

回忆一下刚才的实验中,同学们注意到第一盏灯亮时电能表比第二盏灯亮时转得慢。假如电能表在第一盏灯亮时, 1min 10 圈;在第二盏灯亮时, 1min 能转 20 圈。

第一盏 灯工作 4min 电能表转几圈 1min 10 圈, 4min40 圈。如果是第二盏 灯工作 2min 电能表转几圈 ?电能表也是转过 40 圈。都转 40 圈时,消耗的电能一样多。消耗一样多的电能,第一盏灯用 4min 第二盏灯用了 2min ,说明消耗电能的快慢不一样。

不能说“电能表转动越快;用电器消耗电能越多”,而是电能表转动得越快,用电器消耗电能越快;电能表转盘转动得越慢,用电器消耗电能越慢。

电能表铝盘转动的快慢不同,表示了用电器消耗电能的快慢不同。请同学们看课本,了解在物理学中用什么物理量来表示消耗电能的快慢。

物理学中用“电功率( electric power )”表示消耗电能的快慢,符号是“ P , 单位是“瓦特”,简称“瓦”,单位符号是“ W ”,还有一个更大的单位是千瓦( kW ), 1kW=10 3 W

请同学们观察“小数据”,你能了解到一些什么信息呢?

这些都是家用电器的电功率,但有的不用接入家庭电路使用,装电池就行。空调的电功率较大,电扇的电功率较小,空调工作时,肯定比电风扇工作时 电能表转得 快。那我们能不能说空调比电风扇消耗得能量多?不能,还要看工作时间的长短。

老师还要补充一点,从空调到电扇这些家用电器都是在家庭电路中使用的,家庭电路的电压大家一定记得这些家电的额定电压是 220V ,列出的这些数据是家电 在额定电压下工作时的电功率,叫做额定功率 。不论是在家用电器还是工农业生产上的用电器,说明书或铭牌上都会标注用电器的电压值和电功率的值,那些就是用电器的额定电压和额定功率值。

同学们再来观察我们刚才实验用的两只灯泡的铭牌,说说你的理解。

220V 15W ”指的是电灯的额定工作电压是 220V ,额定功率是 15W 220V 100W ”说明这只灯泡额定电压是 220V ,额定功率是 100W 。谁能说明我们演示实验中 哪只灯是 第一次接入电路的?哪一只是第二次接入电路的?为什么?

15W ”的灯是第一次接入电路的,“ 100W ”的灯是第二次被接入电路的。因为第一次电能表转盘转得较慢,电功率小,第二次电功率大。

谁能用电功率符号表示灯的电功率?可以请学生板演: P =15W P =100W

通过大家的努力,同学们已明白电功率是表示电流做功快慢的物理量,接着请大家来做判断。

1 :电流通过电扇工作 1min ,消耗的电能是 2400J ;电流通过洗衣机工作 1min 时消耗的电能是 6000J ;电流通过 哪个用 电器时电流做的功多?电流通过 哪个用 电器时做功快?为什么?

解答:洗衣机消耗电能 6000J ,电扇消耗电能 2400J ,所以电流通过洗衣机时,做的功多。又因为它们的工作时间相同,做功多的肯定做功快,所以洗衣机做功快。

2 :上题中,如果电风扇和洗衣机都消耗 4000J 的电能。电风扇要工作 100s ,洗衣机工作 40s ,哪台电器功率大?为什么?

解答:洗衣机的功率大。因为洗衣机和电扇消耗相同的电能,洗衣机用的时间短。

3 :某台电风扇和洗衣机,电风扇通电工作半小时,电流做功 72000J ;洗衣机通电工作 2min ,电流做功 12000J 。问:哪台电器消耗的电能多?哪台电器的功率较大?为什么?

解答:因为电风扇工作时电流做功是 72000J ,而洗衣机只有 12000J ,所以电风扇消耗的电能多。

哪台电器的功率大呢?引导同学们思考:时间相同时,可以比较谁消耗能量多;消耗能量相同时,可以比较谁用的时间短;时间和消耗能量都不相同时,该怎么办呢?

可以算电风扇 2min 消耗的电能,或者求洗衣机半小时消耗的电能。也可以看看洗衣机如果消耗 72000J 电能用多少时间或者看电扇消耗 12000J 电能用多长时间。还能比较它们各自工作 1min 消耗的电能。

刚才大家都想到了一些办法,主要是想让电扇和洗衣机用的时间相同比较消耗的能量,或者消耗能量相同比较时间。现在同学们能否计算它们各自工作 1s 消耗的电能呢?全体同学计算,请一名同学板演。

电风扇每秒消耗的电能: =40J/s

洗衣机每秒消耗的电能: =100J/s

根据计算结果,我们知道洗衣机的功率大。

我们统一用“用电器 1s 内消耗的电能”来表示用电器的功率,同学们把你刚才计算时的数字用表示它意义的符号代替。

------ 这就是功率的定义式。一定要注意各符号的意义及单位。

W ——电流做的功(消耗的电能)——焦耳( J

t ——消耗这些电能所用时间——秒( s

P ——用电器的功率——瓦特( W

公式在使用过程中单位要统一,只有用电器在 1s 内消耗的电能是 1J 时,其电功率才是 1W 。( 1W=1J/s

4 :某用电器 20min 消耗的电能是 1kW · h. 此用电器的功率是多少?

: t =20 min=1200s

W =1 kW · h=3.6 × 10 6 J

所以 P = = =3 × 10 3 W=3kW

2. 千瓦时”的来历

请同学们看课本了解“ kW · h ”的来历,说说自己的理解。

功率的单位还可以用千瓦( kW ),如果时间的单位取小时( h ),由公式 P = 变形后得到 W = Pt ,这时电功 W 的单位就是“ kW · h ”。

1kW · h 就是功率为 1kW 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。

5 :某电视机的电功率是 250W ,每天使用 3 h, 一个月用电多少 kW · h ?(按 30 天计算)如果时间单位用秒, 1 个月电能消耗多少焦耳?

: P =250 W=0.25kW

t =3h × 30=90 h=3.24 × 10 5 s

P = W = Pt

所以一个月内消耗电能是

W = Pt =0.25kW × 90 h=22.5kW · h=8.1 × 10 7 J

W = Pt =250W × 3.24 × 10 5 s=8.1 × 10 7 J=22.5kW · h

kW kW · h 是两个不同的物理量的单位,一定要注意区分 .

3. 额定功率

就像我们刚才了解的,用电器正常工作时的电压叫做额定电压。用电器 在额定电压下工作时的电功率,叫做额定功率 。我们一般看到的用电器的铭牌上就会 标注着 这个用电器的额定电压和额定功率。

用电器在额定电压下才能正常工作,当实际电压高于或低于额定电压时都会 影响 用电器的使用寿命。

4. 电功率的测量

同学们已经掌握了电能、电功率的知识,了解了它们之间的区别和联系,在上节课中也已经知道用电能表可以来测量用电器消耗电能的多少。电功率能不能测量,该如何测量呢?

是不是有“功率表”的仪表,接入电路后,直接测量功率 ? 要是有就非常便利了。现在只有钟表和电路中连着的电能表,要让同学们帮助我测我家电视的电功率,能行吗?大家仔细观察电功率定义式: P = ,想一想。

因为 P = ,只要能测出电视机消耗的电能和消耗电能所用时间,就能算出它的电功率。

理论依据已经有了,那么具体怎么操作呢?先记下电能表的示数,然后让电视机工作。工作一段时间后,再记录电能表的示数,记住工作了多长时间,将单位统一,利用 P = 做计算就可以了。

电视机工作时,冰箱启动了,还有一盏灯亮着,这样测准吗?所以测量时,其他电器必须关掉,只能让电视机工作,测出来的才是电视机消耗的电能。

这样操作到底可不可行,希望同学们回去自己试验,并能找出说明书,对照测量是否准确。

现在我们学习另一种测量电功率的办法。同学们自学课本上“电功率的测量”。这种测量方法的测量依据或者说测量原理是什么呢?

测量原理就是公式 。根据此公式只要用电压表测出用电器两端电压,用电流表测出流过用电器的电流,就能算出电功率。

提醒同学们一定要注意符号的意义和单位,公式中电流、电压、功率的单位都只能用安培、 伏特和瓦特 。两个公式 P = P = IU ,都可以计算电功率。但 P = UI 只适用“电”功率,而 P = 是功率的一般定义式,其他的功率也是适用的。

6 :某家庭节能灯的额定功率为 11W ,使用时通过的电流是多少毫安?

解:家庭电路电压 U =220V P =11W

P = IU I = =0.05A=50mA

三、小结

四、板书设计

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