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第18章 电功率
第一节 电能，电功
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教学目标
1.理解电能是一种常见且重要的能量形式，认识电能与其他形式能量的相互转化关系。
2.掌握电功的概念，知道电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程，形成能量转化和守恒的观念。
3.理解电能的单位及各单位之间的换算关系，能够运用相关知识解释生活中的用电现象，如家庭用电量的计算和电费的核算等。
难点
1.对电功概念的理解，建立电能转化与电流做功之间的联系。
2.电功计算公式的应用，包括各物理量的取值、单位换算以及解决实际问题时的思路和方法。
重点难点
重点
1.电能的概念、电能与其他形式能量的转化。
2.电能表的作用、读数方法，电能单位千瓦时及它与焦耳之间的换算。
3.电功的概念、电功的计算公式及其应用。
课程导入
(1)大型起重机通电后为何能吊起小起重机？电能从何而来？
(2)电能如何转化为小起重机的重力势能？
电能的来源和去向
理解电能是一种常见且重要的能量形式，
认识电能与其他形式能量的相互转化关系。
课程导入
电能从何而来呢？
内部电池供电
家庭电路供电
应急发电机
火力发电站
水利发电机组

生活用电大多由发电厂提供，目前发电的技术比较单一，拿三峡水电站为例
对标
发电机
水利发电站：将水的机械能转化为电能
电能的来源
电能的来源
其他类型的发电站
电能的去处
所有消耗电能的用电器
电能→机械能
电能→内
电能→光
电能→化学能
电能的计算与电能表
理解电能的单位及各单位之间的换算关系
能够运用相关知识解释生活中的用电现象，如家庭用电量的计算和电费的核算等
电能的计算 （单位及换算）
思考：家中如何计算每月消耗的电能呢？
以前家里每个月都会有人来抄电表，用多少电，可以通过电表测出来
度：是描述电能的通常单位。
千瓦时（KW·h):是电能的学名
焦耳（ J ):是物理学能量单位的总称
已知：
1度 = 1千瓦时（1度=1KW·h)
1KW·h= J
计算过程：
W=Pt（P表示功率，单位瓦;t表示时间，单位秒）
∴1KW·h = 1×1000W×3600S = 3.6×106J
3.6×106
用电器在一段时间内消耗的电能，可以通过电能表（也叫电度表）计量出来
电能的计算 (电能表的认识）
电能表的款式有很多，随着技术的更新迭代，电能表也越来越智能
感应式电能表：也叫机械式电能表
电子式电能表
智能电能表：又称为数字电表
是基于电磁感应原理制成的，主要由电压线圈、电流线圈、转盘、转轴、制动磁铁、齿轮、计度器等组成。
通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出，通过计度器或数字显示器显示
是一种集电能计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能于一体的新型电能表，具备远程通信功能
电能的计算 (机械式、电子式电能表的认识）
表示每消耗1kW·h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次
用电时，中间的铝质圆盘转动，圆盘上方的数字以千瓦时为单位来显示已经用去的电能
电能的计算 (机械式电能表的读数）
千 百 十 个 小数
0
2
3
8
5
读作：238.5度
上个月238.5度
这个月273.8度
累计电费：
273.8度-238.5度=35.3度
你能帮他算一下这个月电费一共花了多少钱吗？
电能的计算 (南方电网电价收费梯度）
阶梯电价、分时电价等计费方式的出现，改变了人们的用电方式。
通过查表可知，一个月的用电量为35.3度，按照第一档计费为0.5283元/度，
费用为：35.3度×0.5283元/度=18.64元
电能的计算 (1KW·h能做什么？）
我们经常说用了多少度电，却不知道电用在哪里？哪些情况下用电量会变多，所以今天要解决的就是这个问题。
用电量的多少，是由用电器的电功率和使用时间决定的。
认识电功
形成能量转化和守恒的观念。
掌握电功的概念，
知道电流做功的过程就是电能转化为其他形式能量的过程，
电能与电功的关系，影响电功大小的因素
电能与电功的关系
电能指的是：
从能源的角度描述的电
电能转化为其他形式的能的过程
电流“携带”电能流经用电器，使用电器工作的过程
电功的概念：
电功单位：千瓦时（KW·h)
电功符号：W
电功也是属于转化后的能量，所以也可以用焦耳（J）表示电功
电功即：电流做的功的多少
电能与电功的关系 关于电功的描述
关于电动机工作
我们可以说电能转化为机械能
也可以说电流做功使电动机能够向外输出机械能
关于电热取暖器工作
我们可以说电能转化为内能
也可以说电流做功使电热取暖器的内能增加
我们常说的消耗多少电能，也可以说此过程中电流做了多少功
电流做功的形式:电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
电能→内能
拿电饭锅举例
在理想状态下我们一般认为，电饭锅的加热电阻，将所有的电能转化为内能。
所以：用电器消耗的电能=电流所做的有用功=转化之后的内能
即：Q电=W有=Q内
电能与电功的关系
这种将所有的电能转化为内能的电路，我们称作 纯电阻电路
电能→
机械能（90%）+内能（10%）
拿电风扇举例
电流在流经电风扇电机的过程中，大部分电能推动内部线圈转动（机械能），一小部分由于导线电阻的原因而发热(内能）
即：Q电=W有+W额
电能与电功的关系
这种无法将所有的电能全部转化某种能量形式的过程，叫 非纯电阻电路
探究电功与哪些因素有关
用电器工作时，通电的时间越长，需要消耗的电能越多
猜想1：
电功的大小与电流做功时间（通电时间）有关
现象1：
现象2：
电功是电流做功多少的物理量
猜想2：
电功的大小与电流的大小有关
现象3：
电流的大小与用电器的电阻和加在其两端的电压有关
猜想3：
电功大小可能与电压有关
探究方法：
控制变量法
实验设计：
探究电功与哪些因素有关
实验器材：
电源、开关、滑动变阻器
电压表、电流表
不同规格的电热丝，烧杯，水
秒表、温度计
示意图
日常生活中，电能难以测量，所以利用转换法，让电热丝给烧杯的水加热，水升高的温度高，意味着产生的内能多，也意味着消耗的电能大
转换法：用温度计的示数反应消耗电能的多少
探究电功与哪些因素有关
实验方案1：
探究电压 U 对电功的影响
控制：电流 I 和通电时间 t 相同
方法：串联不同阻值的电阻丝，用滑动变阻器保持电流不变
测量：记录不同电压下，相同时间内电阻产生的热量
结论：电流和时间相同时，电压越大，电功越大
探究电功与哪些因素有关
实验方案2：
探究电压 U 对电功的影响
控制：电压 U 和通电时间 t 相同
方法：并联不同阻值的电阻，保持电压不变
测量：记录不同电流下，相同时间内电阻产生的热量
结论：电压和时间相同时，电流越大，电功越大
探究电功与哪些因素有关
实验方案3：
探究电压 U 对电功的影响
控制：电压 U 和电流 I 相同
方法：保持同一电阻的电压和电流不变
测量：记录不同时间内电阻产生的热量
结论：电压和电流相同时，时间越长，电功越大
注意事项：
为安全和明显效果，可选用低电压电源和适当阻值的电阻
观察热量变化时，注意时间控制，避免电阻过热
实验中要多次测量，寻找普遍规律
小结（齐读）
用电器工作时，通电时间越长，电流做功就越多。电流做功的多少还跟电流的大小和电压的高低有关，加在用电器两端的电压越高、通过的电流越大，电流做功也越多。
研究表明，当电路两端的电压为U，电路中的电流为I，通电时间为t时，电功W（或者说消耗的电能）为
W=UIt
用电功的计算公式进行计算
W=UIt
用电器两端的电压为3V，通过的电流为2A，工作5s，电流做的功是多少焦？
解：根据W=U,可知电流做的功W=UI=3 VX2AX5 s=30J。
总结
1. 电能的单位：焦耳（J）、千瓦时（kW·h）。
2. 电能表是用来计量电能的仪表。
3. 电流做功的过程就是将电能转化为其他形式的能量的过程。
4. 计算电功的公式：W=UIt。
1KW·h = 3.6×106J
当堂训练
1.电能可以转化为其他形式的能量，比如电灯把电能转化为 ，电动机把电能转化为 ，电热水器把电能转化为 。
2.生活中常用的电能单位是 ，符号是 ；物理学中常用的能量单位是 ，符号是 。
3.电流做功的过程就是 转化为其他形式能量的过程，电功的计算公式是 ，其中各物理量的单位分别是 、 、 。
光能和内能
机械能
内能
千瓦时
kw·h
焦耳
J
电能
W=UI
伏特(V)
安培(A)
秒(s)
当堂训练
例1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.台灯 D.笔记本电脑
B
某同学家的电能表的表盘上标明 600revs/(kW·h ) 表示每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过600转。该同学家中一个月前、后电能表示数如图所示，表明这个月电能表的转盘转过了 转，若他家所在地区每度电的电费是0.6元，则该同学家这个月需要付的电费是 元。
变式训练1
1.59×105
159
当堂训练
B C
当堂训练
小刘家的电能表如图所示,下列说法中不正确的是（ ）
当堂训练
A.电能表是测量电功的仪器
B.该电能表正常工作电压为220 V
C.小刘家今年的用电量为5218.1kW·h
D.每消耗0.1kW·h电能，指示灯闪烁300次
C
当堂训练
1.8×10
207
220
当堂训练
2.甲、乙两只灯泡分别接在同一个电源上，在相等的时间内，电流通过甲灯所做的功比电流通过乙灯所做的功大，说明（ ）
A.通过甲灯的电流比通过乙灯的电流大
B.通过甲灯的电流比通过乙灯的电流小
C.甲灯两端的电压比乙灯两端的电压高
D.甲灯两端的电压比乙灯两端的电压低
1.下列说法中正确的是（ ）
A.kW·h是电能的单位，但不是电功的单位
B.电能表是测量电流的仪表
C.用电器消耗的电能越多，电流做的功就越多
D.电流越大，电流做的功就越多
C
A
当堂训练
3.某电能表上标有“600 revs/(kW·h)”的字样，如果该表的转盘转了10转，则消耗的电能是多少焦？如果耗电1.08×10 J，则该表的转盘应转过多少转？
解：消耗的电能
转盘转过的转数为
当堂训练
4.电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程。一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出，于是某同学为了探究影响电流做功的因素，设计了如图所示的实验，他通过此实验可以较形象地比较出电流做功的多少。
(1)他是通过 来比较电流在不同情况下做功多少的，此过程中是把 能转化为 能。
物体被提升的高度
电
机械
当堂训练
4.电流做功的过程是把电能转化为其他形式能的过程。一般情况下电流做功的多少我们无法直接观察出，于是某同学为了探究影响电流做功的因素，设计了如图所示的实验，他通过此实验可以较形象地比较出电流做功的多少。
(2)他通过改变学生电源的电压后，发现电流表和电压表的示数都变大，物体被吊起的速度也变大了，可以得出的结论为：在 一定时，电流越大、电压越大，电流通过电动机所做的功越 (选填“多”或“少”)。
时间
多
当堂训练
5 .电流做的功跟电压、电流和通电时间三个因素都有关。小梦想通过实验验证电功跟电压的关系，选用的器材如图所示。其中甲、乙两玻璃瓶内装有初始温度相同，等质量的煤油，两电阻丝的阻值不同(R1>R2)。
(1)将两根电阻丝串联后接入电路中，可控制 和 相等。
(2)通电一段时间后，通过观察 来比较电流做功的多少。
(3)通过实验发现：在相同时间内，电流通过电阻丝 （选填“R1”或“R2”）做的功多。
电流
通电时间
温度计的示数
R1
当堂训练
6.

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