资源简介

《电能 电功》教学设计
【教学内容分析】
第十八章《电功率》的主要内容是，从能量的角度认识电路的相关现象。本章有如下特点，一是具有较强综合性，二是与实际生活联系紧密。本节所讲的电能、电功，可以加深学生对课标中“知道做功的过程就是能量转化或转移的过程”这一个目标的认识，同时也是后面继续学习电功率、焦耳定律等知识的基础，具有承前启后的作用。同时，家用电能表的使用，以及电力测试仪等工具的使用，可增加学生对测量方面的知识。
【教学对象分析】
经过十五到十七章的学习，学生已具有了一定的电学知识，掌握了一些研究电学问题的方法。大多数学生还是以形象思维为主，对直观内容比较感兴趣。本节课主要是从现象入手，引导学生逐步发现并了解相关的电学知识；同时通过源于生活的素材，帮助学生理解教学的内容。
【教学目标】
（一）知识与技能
1．知道电流做功的过程就是消耗电能的过程，了解不同用电器能量的转化，并从中理解电功，知道电能的计算公式及单位；
2．知道电力测试仪、电能表是测量电能的工具，了解电能表的使用。
（二）过程与方法
认识电能表，会使用电能表测量某段时间内电路消耗的电能。
（三）情感态度和价值观
通过了解电能，培养良好的用电习惯。
【教学重难点】
重点：电功概念的建立，认识家用电能表。难点：各种测量、计算电能电功的方法。
【教学活动设计】
教学过程 教学语言或活动 设计意图及资源准备
说到电能，我们容易想到家里的各种用电器，比如电
风扇（播放视频），它工作时，原来静止不动的扇叶转动
了起来，说明扇叶具有了机械能，请同学们思考一下：这 通过生活中常见的用电器引入
导入 些能量是由哪种能量转化过来的？是电风扇通电后，电流 电能以及工作过程中的能量的
做功，把电能转化成了机械能。再比如电热水壶，它工作 转化。
时，壶和水的温度升高了，这时它们的内能增加了，请同
学们思考一下：这些能量是由哪种能量转化过来的？是电
热水壶通电后，电流做功，把电能转化成了内能。
能量转化的过程也可以说是一个做功的过程。比如乒乓球下落的过程中（老师演示），乒乓球的重力势能转化为动能，这个过程是通过乒乓球受到重力做功实现的。在前面的两个例子里，又是谁在做功呢？答案是：电流在做功。电流做了多少功，即电功是多少。电功用 W 表示，它的单位是焦耳，简称焦，符号是 J。电流做了多少功，就有多少电能被消耗而转化为其他形式的能量。 我们家里每个月都要交电费，那是因为家里的用电器消耗了电能。这是我家 2021 年部分月份的用电情况。 由这个图表可以看到，在不同的月份里，我家的用电量，也就是消耗电能的多少是不同的。比如 7 月份，我家的用电量是 688，再看表格的单位，它是电能的常用单位，读作千瓦时。它其实就是我们生活中常说的“度”，而 1 度电，就是 1 kW·h。千瓦时和焦都是电能的单位，它们之间的换算关系是：1 kW·h =3.6×106J。 通过例子阐明电功的概念，以
及电功与消耗电能之间的等量
关系。
电 能
与 电
功
从生活实例引出电能电功的常
用单位千瓦时，并说明它与国
际单位焦耳的关系。
这是一张电子电费单，它显示的是在这一个月的时 间里，家中所有用电器总共消耗的电能为 622 kW·h，而每个用电器消耗电能的情况，比如这个电热水壶工作过程中消耗的电能是多少，我们如何知道呢？现在，老师带来一个仪器，叫电力测试仪，它可以直接测量接在它上面的用电器消耗电能的多少。 PPT 演示测量的电路:介绍测试仪上示数对应的物理量（I、U、W：注意是显示长数字时）。 （视频：接通电热水壶，观察电力测试仪电功示数的变化。） 通过视频我们发现，电热水壶工作的时间越长，消耗的电能就越多。现在我们限定一个测量的时间，例如 20秒。 （视频：测量电热水壶在 20s 内消耗的电能。请同学们在 观看的过程中，记录电热水壶两端的电压，通过电热水壶的电流和电热水壶消耗的电能。视频中标出电压、电流、消耗电能的数值并记录下来） 可以看到，在这 20s 内，电热水壶消耗的电能约为 0.01kW·h。 这个电能是怎样测出来的呢？其实啊，科学家们通过研究得到，用电器消耗的电能，或者说工作过程中电流做的功 W，等于它两端电压 U、流经它的电流 I 以及通电时间 t 的乘积。表达式为 W=UIt。其中电压的单位为伏特 V，电流的单位为安培 A，时间的单位为秒 s，由此计算出的电能的单位是焦耳 J。 现在我们用这个公式计算一下刚才电热水壶消耗的 在生活中的实际情景基础上，
提出了疑问，把物理与生活联
系起来。
用电
器消
耗电
能的
测量
将电能、电功可视化，让学生
有直观的感觉。
电能和直接测量出来的电能是否一致吧？ PPT 展示计算过程: ①W1=UIt=223.0V×7.8A×20s=34788J ②W2=0.01 kW·h 发现：两个结果好像差别很大。 模拟学生：老师，它们的单位不一样。 好，那我们就把单位换算一下：0.01 kW·h=36000J 发现计算的结果与测量的结果很接近。 是的，电力测试仪测得的电能 W 就是利用 W=UIt 这个公式计算出来的。 但在平常的生活中，供电局既不是用电力测试仪测量每家每户的用电量，也不是像我们刚才那样计算得出，那又是用什么仪器来测量的呢？ 是用（PPT）如图所示的电能表来测量消耗的电能。我们观察一下这个电能表，上面有一个读数，这个读数里面还有一个小数点，此时的读数约为 3.1，单位是 kW·h。它反映了从开始计数到读数的这段时间内，这个电能表所在的电路已消耗的电能约为 3.1 kW·h。那供电局是如何利用电能表测出我们家一个月的用电量呢？PPT 图片展示：是先记录这个月电能表的示数 W1，再记录下个月电能表的示数 W2，再用 W2-W1 就可以得到这个月的用电量。 下面，我们也试一试用这个电能表测量电热水壶在 20s 内消耗的电能是多少？ 视频：先电能表读数，接着将电热水壶接入电路，接通电路，20s 后，再电能表读数，发现读数基本没有变。老师提出疑问：用这种方法为什么测不出来呢？ 模拟学生女：通过前面的测量我们知道，20s 内电热水壶消耗的电能大概只有 0.01 kW·h，而电能表示数最小 的变化量是 0.1 kW·h，所以示数几乎没有变化。 老师：难道就没办法用电能表测出 20s 电热水壶消耗的电能吗？ 模拟学生男：老师，我刚刚看到通电后，电能表上面有个东西在一圈一圈地转，通过这个能不能求出电能呢？老师：可以的，但我们要先来了解电能表上面这个重 要的参数：PPT 标出来：600r/ kW·h：它读作 600 转每千瓦时。这参数给了我们什么信息呢？请同学们思考一下 （5s 时间）。 模拟学生：接在这个电能表上的用电器，每消耗 1 kW·h 的电能，电能表上的转盘就转 600 转。那如果转盘转了 600 转，说明用电器消耗了 1 kW·h 的电能。 老师：对了，那如果转了 300 转呢？ 模拟学生男：那就是 0.5 kW·h，用 300 转除以 600r/ kW·h 就可以得到 0.5 kW·h。 师：是的，那现在我们应该如何做呢？ 利用问题驱动，引入电能、电
功的测量、计算方法。
师生对话，让分析的思路完整
地呈现出来，这样更加能引起
学生的学习兴趣和求知欲。
为了解决实际问题，引出仪器
上面参数的重要性。
另一个模拟学生：那我们只要数出这 20s 内电能表上 面的转盘转了多少转？再除以 600r/ kW·h 就可以算出消耗的电能。 是的，那我们就一起数一数，在这 20s 内，转盘总共转了多少转吧？ 播放视频：模拟学生数出转过的转数。 用刚刚数出的 6 转来除以 600 转每千瓦时，就可以得到消耗的电能了。PPT：6 转/（600r/ kW·h）算出电能，约为 0.01 kW·h。 我们发现：这个电能与前面电力测试仪测出的电能大小基本是一样的。 关于电能表，还有这样的疑问值得我们去思考：为什么用电能表两次示数的差值算出的电能不够准确，但是计算电费时又可以通过这种方法来计算每个月消耗的电能呢？ 通过对电能表的学习我们知道，电能表的读数只是一个约数。比如开始的示数为 3.0 kW·h，现在的示数如图所示，为 3.1kW·h，用两次示数的差值算出的电能为 0.1kW·h。但从图中我们可以看到，此时最后一位的格子不是刚好对准着 0.1 的，这个位置具体是多少，我们不知道，所以我们用两次示数的差值算出来的 0.1kW·h 还是不够准确的。 哪为什么计算电费时又可以通过这种方法来计算每个月消耗的电能呢？ 供电局的工作人员每个月都要记录电能表的示数，比如上个月的读数为 151.0 kW·h，这个月的示数如图所示位 273.3 kW·h，工作人员记录为 273kW·h，那这个月就少算了 0.3 kW·h，但这少算的 0.3 kW·h 会在下个月加进去。所以供电局可以通过这种方法来计算每个月消耗的电能。 养成善于思考的习惯，通过对比分析，知道实际生活可以这样做的原因。
课 堂练习 下面，我们通过两道练习题巩固一下这节课所学的知 识： 1.已知小灯泡发光时两端的电压为 2.5V，测得此时通过小灯泡的电流为 0.3A，则 10s 内电流通过小灯泡做了多少功？此过程消耗了多少的电能？ 2.某家用电能表如图所示，当家里只有电吹风工作时，40s 内，测得电能表上的转盘转了 3 圈。请同学们思考一下，在这 40s 内，电吹风消耗的电能为多少？ kW·h 2 2 7 3 6 220V 10(20)A 50Hz 3000r/(kW·h） 学以致用，用已学的知识解决实际的问题。

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