资源简介

18.2电功率
【学习目标】
1．知道电功率的物理意义、定义和单位。
2．理解和区分用电器的额定功率和实际功率。
3．能利用电功率的定义式及推导式进行有关电功率的简单计算。
4.通过学习本节内容，让学生体会物理与生活、生产的紧密联系。
【教学重难点】
重点：掌握电功率的概念。
难点：理解用电器的额定功率和实际功率。
【教学方法】
实验探究法、讨论法、分析对比法。
【教学过程】
新课导入：
问题情景引入：
活动1：观察电能表，常常可以发现：表上的铝盘在使用一只节能灯时转得慢，在使用电热水器时转得快。说明铝盘转动的快慢与用电器的种类有关！这两种用电器有什么不同？
活动2：观察灯泡和热水器铭牌图并思考：
节能灯上的“24 W”和电热水器上的“2200 W”的字样是什么意思
教师指出：
消耗电能有快慢问题，引出新课——电功率。
引导学生说出电功率的物理意义。
新课讲授：
探究点一: 电能
活动1：分别拿一只24 W和一只500 W的灯泡，接在电路中，比较电能表铝盘转动的快慢。学生观察并比较两次电能表铝盘转动快慢情况。
实验现象：电能表第二次比第一次转动得快。
活动2：学生交流、讨论观察到的实验现象的原因。
结论：电能表铝盘走得快慢不同，表示用电器消耗电能的快慢不同。在相同时间内，铝盘转过的圈数不同。铝盘转过的圈数直接反映用电器消耗电能的多少，而在相同时间内铝盘转过的圈数，则反映用电器工作时消耗电能的快慢。
归纳总结：在物理学中，用电功率表示消耗电能的快慢。
活动3：学生自学教材91-92页，回答以下问题：
1.电功率的单位是什么？
2.单位间怎么进行换算？
根据小组之间阐明的观点，归纳总结得出：
单位：瓦特，简称瓦，符号是 W。
常用单位：1 kW = 103 W
　　　　 1 W = 103 mW
各种不同的用电器，电功率各不相同
活动4：引导学生看电功率表，使学生对不同用电器的功率有一些了解。
天河一号巨型计算机 4.04×106 W 液晶电视机 约100 W
家用空调 约1000 W 排风扇 约20 W
吸尘器 约800 W 手电筒 约0.5 W
电吹风机 约500 W 计算器 约0.5 mW
台式计算机 约200 W 电子表 约0.01 mW
工农业中使用的用电器功率往往很大，农田灌溉时用来带动水泵的电动机，功率大约在几千瓦到几十千瓦之间；大型发电站的发电功率可达一百万千瓦以上。发光二极管的功率约为50 mW。
归纳总结：
作为表示电流做功快慢的物理量，电功率等于电功与时间之比。如果电功用W表示，完成这些电功所用的时间用 t 表示 ，电功率用 P 表示，则
P=W/t
W ——焦耳（J） t —— 秒（s）
又因为W=UIt，则
P =UI
1瓦特 =1焦耳/秒= 1伏特·安培
1 W=1 J/s=1 V·A
如果 P 和 t 的单位分别用 kW、h，那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位：千瓦时（度）。
1 千瓦时可以看作功率为 1 kW 的用电器使用 1 h 所消耗的电能。
P=W/t P =UI 适合所有电路
结合欧姆定律U=IR，电功率的公式还能变形为
P=U2/R P =I2R 仅适合纯电阻电路，即电能全部转化为内能的电路。
探究点二：“千瓦时”的来历
活动1：带领学生认识千瓦时的来历以及它与J之间的进率
W=Pt=1 kW×1 h=1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
1 kW·h＝3.6×106 J
活动2：思考：从公式W＝Pt 你想到了节能的办法吗？
学生交流讨论，并归纳总结：
可以在不改变用电时间的情况下，尽可能的减小用电器的功率，也可以在不减小用电器功率的情况下，减少用电时间。也可以同时减小用电器的功率和用电时间。
活动3：带领学生对比学习kW和kW·h 电功率和电功的区别和联系。
老师指出：电功是表示电流所做的功，同时还可以表示电路中所消耗的电能的多少,单位是kW。电功率等于电功与所用时间的比值，表示电能所消耗快慢的物理量,单位是kW·h。
活动4：例题讲解
例题：某电视机的电功率是 150 W，每天使用 3 h，一个月用电多少千瓦时 （按 30 天计算）
解：P = 150 W = 0.15 kW
　　t = 3 h×30 = 90 h
　　一个月内消耗的电能是
　　W = Pt = 0.15 kW×90 h = 13.5 kW·h
答：一个月用电 13.5 kW·h。
探究点三：额定电压 额定功率
活动1：提出问题：不同用电器的电功率一般不同，那么，在不同情况下，比如在不同电压下，同一个用电器的功率总是一样的吗
活动2：学生进行分组实验：将两只灯泡“PZ220 40”和“PZ220 100”先后并联和串联接入家庭电路中，观察灯泡的发光情况，并思考此现象说明了什么？
老师巡视并指导学生实验，实验结束后，老师播放实验视频，根据小组之间阐明的观点，归纳总结得出：
1.现象：在并联电路中更亮的灯泡，在串联电路中反而变暗。
2.结论：灯泡的亮暗程度是由实际电功率的大小决定的。实验表明，在不同的电压下，同一个用电器的电功率不一样大；用电器实际的电功率随着它两端的电压而改变。
3.用电器正常工作时的电压叫做额定电压U额（rated voltage），用电器在额定电压下工作时的电功率叫做额定功率P额（rated power）
4.实际加在用电器两端的电压U实。用电器在实际电压下工作时的功率P实。
5.U实 = U额，则 P实 = P额；用电器正常工作。
U实 > U额，则 P实 > P额；可能烧毁用电器。
U实 < U额，则 P实 < P额；用电器不能正常工作。
活动3：拓展
1.一个用电器只有一个额定电压和一个额定功率，但可以有多个实际电压和实际功率。灯泡的亮度是由灯泡在电路中工作时的实际功率所决定的。
2.观察白炽灯泡和洗衣机的铭牌，理解其中的含义。
3.注意：我们使用各种用电器一定要注意它的额定电压，只有在额定电压下用电器才能正常工作。实际电压偏低，用电器的电功率低，不能正常工作。实际电压偏高，有可能损坏用电器。
活动3：例题讲解
例题：一种彩色灯泡的额定电压是 36 V，要接在 220 V 的电路中，要串联多少个这种灯泡才行
解： n=220 V/36 V≈6.1
因不能超过额定电压，所以应该串联 7个这种灯泡。
答：串联 7个这种灯泡。
探究点三：电功率的测量
测量电功率可以使用专用的功率表，但是在非专业的实验中，常常通过一下方法测量：
测量方法一：
原理：P=W/t
实验步骤：
用电能表测出用电器消耗的电能W，用停表测出用电时间t，由公式P=W/t计算出用电器的电功率。
活动：老师播放用电能表测用电器的电功率的视频，带领学生学会测量电功率。
测量方法二：
原理：P=UI
实验步骤：用电压表测出用电器两端的电压U，用电流表测出通过用电器的电流I，由公式P = UI计算出用电器实际的电功率。
课堂练习：
1．某灯泡的额定电压为220V，为了确定它的额定功率，下述方案最佳的是（　　）
A．直接与其他额定电压为220V且标有额定功率的灯泡从外观上比较确定
B．将该灯泡接入220V电路中，测出流过灯泡的电流，用公式P=UI进行计算
C．将它与额定电压为220V且标有额定功率的另一灯泡并联，接入220V电路中，比较两只灯泡的亮度来判断
D．在实验室用伏安法测出灯丝电阻，用公式P=进行计算
【答案】B
【解析】
AC．用肉眼从外观上观察比较，误差较大，不是最佳方案，故AC不符合题意；
B．灯泡的额定电压是220 V，将灯泡接入220 V的电路中，测出灯泡的电流，再用电功率公式求出其功率，即为灯泡的额定功率，故B符合题意；
D．因为灯丝的电阻与温度有关，所以在实验室用伏安法测出灯丝的电阻与灯泡正常发光时的电阻不同，算出的功率也不是灯泡正常发光时的额定功率，本方案不是最佳方案，故D不符合题意。
故选B。
2．如图所示电路，电源电压3 V保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片，能反映电路消耗的总功率P随电流I变化的关系图像是（　　）
B．
C． D．
【答案】C
【解析】
由电路图知，R1与R2串联，当滑片在左端时，只有R1连入电路中，电路中电阻最小，电源电压一定，此时电路中电流最大，电路的总功率最大；当滑片在右端时，R1与R2的最大阻值串联，电路中电阻最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小。所以当滑片向左移动过程中，功率逐渐增大；因电源电压一定，由P=UI可知，电路中电流和功率不会为0，所以总功率P随电流I变化的关系图像不会过原点。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
3．额定电压均为220 V电饭锅和洗衣机，已知电饭锅和洗衣机的额定功率都是800 W，同时接入我国的家庭电路中工作时，下列说法正确的是（　　）
A．电饭锅消耗的电能多 B．电饭锅和洗衣机消耗的电能一样快
C．电饭锅消耗的电能少 D．电流通过电饭锅和洗衣机产生的热量一样多
【答案】B
【解析】
AC．电饭煲和洗衣机接入我国的家庭电路中工作，我国的家庭电路的电压都是220 V，那么它们都在额定电压下工作，电功率都是额定功率800 W，由得，电功率相同，但是不知道时间，无法判断哪个用电器消耗的电能多，故A、C错误；
B．电功率是表示电流做功快慢的物理量，已知电饭锅和洗衣机的额定功率都是800 W，同时接入我国的家庭电路220 V电压中工作时，电饭锅和洗衣机的电功率都是额定功率800 W，消耗的电能一样快，故B正确；
D．两个电器的额定功率相同，假如在额定电压下工作相同的时间，则消耗的电能相同，但电饭煲主要是把电能转化为内能，洗衣机主要是把电能转化为机械能，故可知电饭煲放出的热量最多，而且时间也不确定，不能判断电流通过电饭锅和洗衣机产生的热量，谁多谁少，故D错误。
故选B。
4．关于灯L1“2.5 V 1.0 W”和灯L2“3.8 V 3.6 W”，下列说法中正确的是（　　）
A．两灯电阻R1>R2 B．正常工作时，两灯电流I1>I2
C．两灯串联时，实际功率P1P2
【答案】A
【解析】
A．灯L1的电阻
R1==6.25 Ω
灯L2的电阻
R2=≈4 Ω<6.25 Ω
故A正确；
B．灯L1的正常工作电流
I1==0.4 A
灯L2的正常工作电流
I2=≈0.9 A>0.4 A
故B错误；
C．两灯串联时，电流相同，根据公式P=I2R可知，电阻越大，电功率越大，已知
R1>R2
所以
P1>P2
故C错误；
D．两灯并联时，两端的电压相同，根据公式P=可知，电阻越大，电功率越小，已知
R1>R2
所以
P1故D错误。
故选A。
5．如图所示，把标有“9 V 5.4 W”和“6 V 2 W”字样的甲、乙两个小灯泡连接在电路中，且灯丝电阻不变，电表①②③可能是电流表或电压表。要求：在闭合开关S后，两灯泡均能发光，则下列判断中正确的是（　　）
A．①②为电流表，③为电压表，甲灯的功率比乙灯大
B．①③为电流表，②为电压表，甲灯的功率比乙灯小
C．①②为电压表，③为电流表，乙灯的功率比甲灯小
D．①③为电压表，②为电流表，乙灯的功率比甲灯大
【答案】D
【解析】
A．如果①②为电流表，③为电压表，则甲灯不发光，甲灯的功率为0，故A错误；
B．R1的阻值为
R2的阻值为
当①③为电流表，②为电压表，两灯泡并联，根据可知，甲灯的功率比乙灯大，故B错误；
C．①②为电压表，③为电流表，则乙灯不发光，乙灯的功率为0，故C错误；
D．①③为电压表，②为电流表，则两灯串联，由，可知乙灯的功率比甲灯大，故D正确。
故选D。
课堂小结：
一、基本知识
1．电功率：概念、公式、单位及换算
2．额定电压和额定功率
二、基本技能
会计算电功率、会测量电功率
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】
18.2 电功率
一、电功率及其计算
二、千瓦时的来历
三、额定电压和额定功率
四、电功率的测量
【课后反思】
这节课的难点是学生对额定电压、额定功率与实际电压、实际功率混淆不清，解题中需把电功率公式和欧姆定律公式反复运用，更加造成了困难。解决这一困难，一是要把有标记的灯泡接入不同电压的演示实验做好，二是解题中要分步计算，把每一步的已知什么求什么讲清楚，练习应以直接用公式的简单计算为主。这两点注意到了，学生会在后期的计算中循序渐进

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