资源简介

18.1电能 电功
【学习目标】
1．通过自主学习和调查研究，了解电能的各种来源与应用；
2．通过讨论分析和教师介绍，知道电能单位；
3．通过观察实验和讨论，让学生掌握电能表的使用方法；
4．了解电功的定义、大小、单位、计算。
【教学重难点】
重点：电能表的使用及各重要参数的物理含义。
难点：电功的定义和计算。
【教学方法】
实验探究法、讨论法、分析对比法、等效法。
【教学过程】
新课导入：
情景引入：
各种电池
小灯泡发光要消耗电能，我们日常生活时时刻刻都需要电能，是来源于哪里？无论走到哪里，都可以看见电能在为人类服务，你能举一些用利用电能工作的例子吗？
小灯泡作为用电器，要利用电能来工作，我们今天就学习电能和电功的相关知识。
新课讲授：
探究点一 电能
活动1：引导学生了解电能的来源
各种各样的发电厂和电池，把不同形式的能转化为电能，供人们使用。
活动2：让学生从物理走进生活，讨论、交流，生活中你见到过哪些消耗电的用电器？能否说出它们的能量转化？
学生交流、讨论后回答：电灯、电风扇、电动机车、电热水壶、电孵化器等，这些用电器是将电能转化为其他形式的能。
活动3：结合以上两个问题，小组之间交流、讨论试着说出电能的概念和单位。
归纳总结：（1）电能：电流所具有的能量。（2）单位：电能常用的单位是千瓦时，符号是kW·h（俗称“度”）；在物理学中电能更常用的单位是焦耳，简称焦，符号是J。它们之间的换算关系是1 kW·h=3.6×106 J。
活动4：认识、体验1焦耳有多大呢？
普通的手电筒通电1 s，消耗的电能大约是1 J。
微波炉工作1min消耗的电能大约是60000 J。
把一个苹果举高一米做功大约等于1 J。
探究点二：电能的计量
活动1：走进生活，让学生根据你的生活经验，说出一个月要交多少电费 在你的家庭中是如何计量每个月消耗的电能的？你知道这些电能是通过什么单位计量？
学生阐明自己的观点，师归纳总结：电能的测量工具是电能表，往往以度为单位，1度=1kW·h。
活动2：出示电能表，让学生结合课本P88的内容，说出如图所示的电能表铭牌所代表的含义。
归纳总结：“220 V”是说这个电能表应该接在220 V的电路中使用。“10（20）A”是说这个电能表的标定电流为10 A，额定最大电流为20 A。“50 Hz”是说这个电能表在50赫兹的交流电中使用。“3000 r/kW·h”是说，接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上转盘转过3000转。
活动3：根据同学们的生活经验，交流讨论说一下，根据如图所示的电表，说出如何读出电能表的示数，如何计算出这个月消耗的电能？
根据学生的交流、讨论归纳总结出：
（1）电能表的示数，最后一位是小数位，单位是kW h
（2）月末的电能表示数减去月初电能表的示数，即为一个月消耗的电能。
活动4：出示并介绍现在常使用的是一种电子式单向电能表，期中没有转动的铝盘，靠内部的电子电路计算电能，读数由液晶板显示。
表示每消耗1 kW·h的电能，指示灯闪烁3200次
用户买来IC卡后插入，电能表读取卡中的金额。一旦金额用完，电能表切断电路，这时需要到银行为IC卡储值，重新插入电能表。
活动5：展示各式各样的家用电能表，拓宽学生视野
(
电车行驶 约0.85 km
) (
电炉炼钢约1.6 kg
) (
采掘原煤 约100 kg
)活动6：带领学生了解1 kW · h 的作用，引导学生认识到电能是人们生活的重要资源，为节约每一度电，我们要从点滴做起。
发1度电要消耗0.35 kg标准煤，排放0.872 kg二氧化碳，要关注能源消耗造成的环境破坏。
探究点三：电功
活动1：自学课本P90，完成下列问题：
（1）什么是电功？
（2）电流做功的多少与哪些因素有关？如何表达它们之间的关系式？
根据小组之间阐明的观点，归纳总结得出：
电流流过用电器，把电能转化为其他形式能的过程，也就是电流做功的过程，所以，电流能够做功。
电功：电流所做的功。
　　符号：W。
　　实质：电流做功的过程实际上就是电能转化为其他形式能量的过程，电流作了多少功就有多少电能转化为其他形式的能。也就是消耗了多少电能；获得了多少其他形式的能。
活动2：PPT展示以下事实，让学生交流讨论，得出电功的计算公式：
1.在电流和时间相等的条件下，电功跟电压成正比。
2.在电压和时间相等的条件下，电功跟电流成正比。
3.在电压和电流相等的条件下，电功跟时间成正比。
归纳总结得出：
电流在某段电路上所做的功，跟这段电路两端的电压成正比；跟电路中的电流成正比；跟通电时间成正比。
在物理上，人们用：“W ”表示电功，因此：
W=U I t
电功的单位是“焦耳”，简称“焦”，符号是“J”
1 J=1 V×1 A×1 s
活动3：例题讲解
例：有一只节能灯接在220 V的家庭电路中，通过它的电流为90 mA，计算这只灯使用5 h消耗多少度电？
解： 90 mA=0.09 A
W=UIt =220 V×0.09 A×5 h=0.099 kW·h
答：这只节能灯工作5 h消耗的电能是0.099 kW·h，即0.099 度。
课堂练习：
1．如图所示电路中，电源电压不变，当S闭合，且滑片P向左滑动时，各电表示数的变化情况是（　　）
A．电流表A1示数不变，电流表A2示数变大，电压表V示数不变
B．电流表A1示数变大，电流表A2示数变大，电压表V示数不变
C．电流表A1示数变小，电流表A2示数变大，电压表V示数变大
D．电流表A1示数不变，电流表A2示数变小，电压表V示数变小
【答案】A
【解析】
由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R2串联后再与电阻R1并联在电源两端，电压表V测电阻R1两端电压，电流表A1测电阻R1所在支路电流，电流表A2测干路电流，当滑片P向左滑动时，滑动变阻器R2接入电路中的阻值减小，故灯泡L与滑动变阻器R2所在支路的电阻减小，而两端电压为电源电压不变，故由可知，该支路电流变大，而电阻R1阻值不变，且两端电压也为电源电压不变，故同理可知，流过电阻R1的支路电流不变，故干路总电流变大，即电流表A1示数不变，电压表V示数不变，电流表A2示数变大，故BCD错误，A正确。
故选A。
2．如图所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，下列判断中正确的是（　　）
A．电压表V示数变大
B．电流表A1示数不变
C．电流表A1示数与电流表A2示数的差值变小
D．电压表V示数与电流表A2示数的比值变小
【答案】D
【解析】A．由电路图可知，R1和滑动变阻器R2并联，电压表V测量R2的电压，电流表A1测量总电流，电流表A2测量R2支路的电流。当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，根据并联电路电压规律，电压表V的示数不变，故A错误；
B．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，R2接入的阻值变小，则R2支路的电流变大，因为并联电路中，各支路互不影响，所以R1支路的电流不变，则总电流变大，即A1示数变大，故B错误；
C．电流表A1示数与电流表A2示数的差值就是R1支路的电流，因为并联电路中，各支路互不影响，R1支路的电流不变，电流表A1示数与电流表 A2示数的差值不变，故C错误；
D．电压表V示数为R2两端的电压，电流表A2示数为通过R2的电流，电压表V示数与电流表A2示数的比值，即为R2的阻值，因为滑动变阻器的滑片P向下滑动，所以R2的阻值变小，所以电压表V示数与电流表A2示数的比值变小，故D正确。
故选D。
3．有两个可变电阻，开始时阻值相等，都为R，现将其中一个电阻的阻值增大，将另一个电阻的阻值减小，则两个电阻并联后总电阻将（　　）
A．一定小于R B．一定大于R C．一定等于R D．以上结果都有可能
【答案】A
【解析】据电阻并联的特点知，两个电阻并联后的总电阻比任何一个电阻阻值都小，而由题意知，其中一个电阻的阻值比R要小，那么两个电阻并联后的总电阻将小于R，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
4．在研究“一定电压下，电流与电阻的关系”时，小明设计的实验电路如图所示。假定电源两端的电压恒为3 V，在A、B间先后接入阻值分别为5 Ω、10 Ω和20 Ω的定值电阻R，改变滑片P的位置，使电压表的示数均为1.5 V。为完成实验，滑动变阻器的规格应为（　　）
A．5 Ω 2 A B．10 Ω 1 A C．15 Ω 2 A D．25 Ω 1 A
【答案】D
【解析】
电源电压恒为3 V，电压表示数均为1.5 V，根据串联电路的电压规律，滑动变阻器分得的电压始终为
串联电路中，滑动变阻器的电流等于定值电阻的电流，，根据欧姆定律
得
则
即，接入的最大定值电阻为20 Ω，那么滑动变阻器的最大值应大于或等于20 Ω，故A、B、C不符合题意，D符合题意。
故选D。
5．如图所示，电源电压U恒定，闭合开关，、两灯均正常发光，电流表和电压表均有示数。过一会儿，其中一只灯泡突然熄灭，两个电表示数均不变，假设故障是由其中某只灯泡引起的，则造成此现象的原因可能是（　　）
短路 B．短路 C．断路 D．断路
【答案】D
【解析】两个灯泡是并联的，电流表测量L1的电流，电压表测量L2两端的电压，也就是测量整个电路的电压（并联电路中各支路的电压等于电源电压）；根据题意可知，原来L1、L2两灯均正常发光，电流表和电压表均有示数，过一会儿，其中一只灯泡突然熄灭，两个电表示数均不变。
AB．如果L1短路或L2短路，整个电路都会短路，电源会被烧坏，电压表的示数减小为0，故AB不符合题意；
C．如果L1断路，电流表没有示数，不符合题意，故C不符合题意；
D．如果L2断路，L2不发光，根据并联电路的特点可知L1的支路不受影响，L1仍然发光，电流表示数不变，此时电压表测量电源电压，其示数也不变，故D符合题意。
故选D。
课堂小结：
一、基本知识
1．电能：来源、应用
2．电能的计量：单位、工具(电能表——重要的参数、连接位置、读数、一度电的作用)
3．电功：定义、大小、单位、计算
二、基本技能
会正确使用电能表测电路中一段时间内用电器消耗的电能。
三、基本方法：观察法、对比法
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
18.1 电能 电功
一、电能
二、电能的计量
1．单位：
常用单位：千瓦时(符号：kW·h)俗称“度”，1度＝1千瓦时
国际单位：焦耳(符号：J)
换算关系：1 kW·h＝3.6×106 J
2．工具：电能表
(1)重要参数：
220 V：这个电能表应该接在220 V的电路中使用。
2.5(10)A：标定电流是2.5 A，额定最大电流为10 A。
电能表工作时的电流不应超过额定最大电流。
1 920 r/kW·h：接在这个电能表上的用电器每消耗1 kW·h的电能，电能表上的转盘转过1 920转。
50 Hz：在50 Hz的交流电路中使用。
(2)读数方法：电能表计数器上前后两次读数之差，就是这段时间消耗的电能。
(3)一度(1 kW·h)电的作用
三、电功
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【课后反思】
本节内容主要包括三部分：电能、电能表、电功，其中电能和电能的计量是本节的重点，故在授课的过程中充分体现这一点。电能的概念有比较直观的基础， 为了激起学生的兴趣，我让学生从自己身边的实例入手，从能量转化的角度来了解电能，进而为电功的理解做好了铺垫。对于学生对电能表的认识，我充分利用实物，让学生结合实物和工作过程来认识电能表和电能表的名牌，加深了学生对知识的把握。

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